KR20010108020A - Low drag ducted ram air turbine generator and cooling system - Google Patents

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KR20010108020A
KR20010108020A KR1020017007436A KR20017007436A KR20010108020A KR 20010108020 A KR20010108020 A KR 20010108020A KR 1020017007436 A KR1020017007436 A KR 1020017007436A KR 20017007436 A KR20017007436 A KR 20017007436A KR 20010108020 A KR20010108020 A KR 20010108020A
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리차드 게쯜러
제롬 보이탈릭
네일스 쿠르제
켄달 알. 스티븐스
해롤드 슈뮬렌슨
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리차드 게쯜러
제롬 보이탈릭
네일스 쿠르제
켄달 알. 스티븐스
해롤드 슈뮬렌슨
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Abstract

A low drag ducted ram air turbine generator and cooling system is provided. The ducted ram air turbine generator and cooling system has reduced drag while extracting dynamic energy from the air stream during the complete range of intended flight operating regimes. A centerbody/valve tube having an aerodynamically shaped nose is slidably received in a fairing and primary structure to provide a variable inlet area. An internal nozzle control mechanism attached to the valve tube positions nozzle control doors to provide variable area nozzles directing air flow to the turbine stator and rotor blades to maintain optimum generator efficiency. An alternate embodiment includes an annular internal nozzle having interleaved panels to modulate the air flow to the turbine.

Description

저 항력 덕트형 램 에어 터빈 발전기 및 냉각 장치 {LOW DRAG DUCTED RAM AIR TURBINE GENERATOR AND COOLING SYSTEM}LOW DRAG DUCTED RAM AIR TURBINE GENERATOR AND COOLING SYSTEM

종래의 기술에서 개시된 램 에어 터빈 발전기의 일 유형은 기류로부터 동력을 끌어내기 위해 외부에 장착된 블레이드를 구비한 램 터빈 발전기로 구성된다. 블레이드들은 터빈 중앙 샤프트가 전기 발전기 또는 유압 펌프 또는 바람직하게는 양자 모두에 구동 연결된 상태에서 중앙 경비행기의 회전 가능한 하우징 형성부에 보통 장착된다. 터빈 속도 제어 및 동력 출력은 변화하는 비행 조건에 따라 블레이들의 피치를 변화시키는 속도 제어 기구를 통해 유지됨으로써, 기류로부터 블레이들에게 일정한 동력을 유지하게 한다. 이러한 유형의 램 에어 터빈 발전기는 현재 주로 군 장비에서 전기 및/또는 유압 동력의 비상 동력을 위해 외부 반송 전자 포드에서 사용되는 주된 형태이다. 유닛은 항공기의 날개 또는 동체 내에 저장되고 기내 탑재된 동력이 불충분할 때 기류 속으로 전개된다. 최근의 특허들은 이러한 기본 기술에 대한 개선에 관한 것이다. 미국 특허 제5,249,924호(브럼)는 속도 제어를 위해 블레이드들의 피치를 조정하기 위한 기구 및 제어 장치에 관한 것이다. 미국 특허 제4,991,796호(피터스 외)는 모항공기에 탑재된 램 에어 터빈과 동력 발전기의 사이의 구동 시스템을 개시하고 있다. 미국 특허 제5,122,036호(디크스 외)는 항공기 착륙 접근 및 최종 착륙을 포함하여, 블레이드가 속도를 잃는 것을 방지하고 저속에서 동력 발생을 허용하기 위한 기구를 갖는 외부 블레이드식 램 에어 터빈 발전기를 개시하고 있다.One type of ram air turbine generator disclosed in the prior art consists of a ram turbine generator with externally mounted blades to draw power from airflow. The blades are usually mounted to the rotatable housing formation of the central light aircraft with the turbine central shaft driven and connected to an electric generator or hydraulic pump or preferably both. Turbine speed control and power output are maintained through a speed control mechanism that changes the pitch of the blades in response to changing flight conditions, thereby maintaining constant power to the blades from airflow. This type of ram air turbine generator is currently the main form used in external conveying electronic pods primarily for emergency power of electrical and / or hydraulic power in military equipment. The unit is stored in the wing or fuselage of the aircraft and deployed into the airflow when there is insufficient power onboard. Recent patents are directed to improvements to this basic technology. U.S. Patent No. 5,249,924 (Brum) relates to a mechanism and a control device for adjusting the pitch of the blades for speed control. US Pat. No. 4,991,796 (Peters et al.) Discloses a drive system between a ram air turbine mounted on a parent aircraft and a power generator. U.S. Patent No. 5,122,036 (Dikes et al.) Discloses an external bladed ram air turbine generator having a mechanism for preventing blades from losing speed and allowing power generation at low speeds, including aircraft landing approach and final landing. have.

항력을 통해 분산되는 동력에 대한 추출된 동력의 관점에서, 외부 블레이드식 터빈에서 기류 동력을 기계적 회전력으로 전환하는 공정은 적절한 아음속으로의 저속에서 비교적 효율적이다. 그러나, 항공기의 비행 속도가 증가할 때, 공기와 블레이드의 사이의 상대 속도가 음속으로 되는 수치에서, 공정의 효율은 급격하게 저하된다. 이러한 체제에서, 블레이드에 의해 발생되는 충격파는, 항력에 대응하는 급격한 증가와 함께, 블레이드 상에 높은 전방 압력을 발생하고 블레이드의 위와 뒤에 유동 분리를 발생한다. 이는 블레이드 디자인과 샤프트 회전 속도에 따라 마하 0.6의 범위에서의 비행 속도에서 발생할 수 있다. 비행 속도가 음속에 가까운 속도를 통해 고아음속 및 초음속 비행 체제로 증가할 때, 양력에 대한 항력의 비율은, 블레이드 상승에 의해 발생되는 기류로부터 추출된 동일한 동력을 위해 항력에서의 동등한 증가를 반영하여, 블레이드 프로파일에 따라 적어도 수배가 증가할 있다. 이들 항력의 증가는 고성능 초음속 전투 항공기에 장착된 전자 포드로의 적용에 위험할 수 있다. 외부식 항공기 포드에서의 전자 시스템을 위해 증가하는 동력의 필요성과 함께, 외부 터빈 블레이드 기술을 위한 이러한 항력의 불리한 점은 항공기 성능상의 증가하는 바람직하지 못한 충격, 역작용의 속도, 기동성 및 항속 거리를 갖는다. 더욱이, 외부 블레이드식 램 터빈 발전기들은 배기로부터 직접 냉각을 제공하기 위한 능력을 갖고 있지 않다. 비행 프로파일의 부분들이 포드의 외판 상에서 현저한 공기 역학의 가열을 발생하는 고속 비행을 포함하는 적용에 있어서, 추가의 크기 및 무게의 불리한 점을 수반하면서, 추가의 실질적인 냉각 시스템이 포드 전자 기술을 위해 요구된다.In view of the extracted power for power distributed through drag, the process of converting airflow power into mechanical rotational force in an external bladed turbine is relatively efficient at low speeds at an appropriate subsonic speed. However, when the flying speed of the aircraft increases, the efficiency of the process is drastically lowered at a value at which the relative speed between air and the blade becomes the speed of sound. In this regime, the shock waves generated by the blades, together with a sharp increase corresponding to drag, generate high forward pressure on the blades and flow separation above and behind the blades. This can occur at flight speeds in the range of Mach 0.6, depending on blade design and shaft rotation speed. As the flight speed increases to near-sonic speeds to orphan and supersonic flight regimes, the ratio of drag to lift reflects the equivalent increase in drag for the same power extracted from the airflow generated by the blade lift. At least several times may increase depending on the blade profile. These increases in drag can be dangerous for applications to electronic pods mounted on high performance supersonic combat aircraft. Along with the increasing power requirements for electronic systems in external aircraft pods, the disadvantages of these drags for external turbine blade technology have increasing undesirable impacts, speed of reaction, maneuverability and range of travel on aircraft performance. . Moreover, external bladed ram turbine generators do not have the capability to provide cooling directly from the exhaust. In applications involving high speed flight in which portions of the flight profile generate significant aerodynamic heating on the outer shell of the Ford, with additional size and weight disadvantages, additional substantial cooling systems are required for Ford electronics technology. do.

덕트형 램 공기 터빈 발생기는 제2 형태의 램 공기 터빈이다. 미국 특허 제4,267,775호[샘튠(sjotun)]에는 램 공기를 반경 방향 유동 터빈의 입구로 공급하는 유입 덕트의 화환(wreath) 배열체를 구비하고 미사일의 노우즈부 내에 위치된 램 공기 터빈 발생기가 개시되어 있다. 배출 덕트는 배출 유동을 전방으로 배향시킨다. 미사일의 초음속 비행 중에, 미사일 전방의 충격파는 배출부의 전방의 압력을 증가시켜 미사일이 가속됨에 따라 덕트와 터빈을 통한 유동을 더욱 가압하게 되고, 이에 따라 터빈의 최대 속도를 제한하게 된다. 그러나 항력 감소 특성은 목표가 아니며 제공되지도 않는다. 항력은 유입 기류의 완전한 역전으로부터 설정된 반응력과 접근하는 기류로부터의 배출 유동에 대한 저항에 의해 추출되는 동력을 위해 증가된다. 직접 냉각 성능은 제공되지 않는다.The ducted ram air turbine generator is a ram air turbine of the second type. U. S. Patent 4,267, 775 (sjotun) discloses a ram air turbine generator having a wreath arrangement of inlet ducts for supplying ram air to the inlet of a radial flow turbine and located within the nose portion of the missile. have. The discharge duct directs the discharge flow forward. During the supersonic flight of the missile, the shock waves in front of the missile increase the pressure in front of the discharge, which further pressurizes the flow through the duct and turbine as the missile accelerates, thus limiting the maximum speed of the turbine. However, drag reduction is not a goal and is not provided. The drag is increased for the power extracted by the set reaction force from the complete reversal of the inlet air stream and the resistance to the exhaust flow from the approaching air stream. Direct cooling capability is not provided.

미국 특허 제4,477,039호[볼튼(Boulton) 등]에는 항공기용 통기 카울(vented cowl) 가변 형상 유입구가 개시되어 있다. 활주 가능한 도어를 구비한 공기 유입 카울의 내측의 가변 공기 통기구는 공기 유동의 배출을 허용하여, 예컨대 램 분사로써 고수축 유입구를 시동하는 것이 허용되며, 비행 중에 엔진에 대한 공기 유동을 제어하도록 위치될 수 있다. 시스템은 공기 구동 보조 동력 장비와 연결된 초음속 항공기 공기 유도 시스템에 사용된다. 시스템은 속도 및 동력 제어가 필요한 공기 구동 동력 장비에 대한 공기 유동 공급을 제어한다. 그러나, 통기구를 통해 외부로 유동을 전환하는 도어의 선단 모서리의 형상을 구비하고 공기 유도 및 그 후의 통기를 포함하는, 제공되는 기본 목표는 감소된 항력을 제공하지 않는다.U. S. Patent 4,477, 039 (Boulton et al.) Discloses a vented cowl variable shape inlet for an aircraft. A variable air vent inside the air inlet cowl with a slidable door allows for the discharge of air flow, for example to start the high shrinkage inlet by ram injection and to be positioned to control the air flow to the engine during flight. Can be. The system is used in supersonic aircraft air guidance systems connected with air driven auxiliary power equipment. The system controls the air flow supply for air driven power equipment that requires speed and power control. However, the basic goal provided, which has the shape of the leading edge of the door that diverts flow out through the vent and includes air induction and subsequent aeration, does not provide reduced drag.

본 발명의 발명자인 게즐러의 선행 발명인, 발명의 명칭이 "램 공기 터빈 발생 장치(Ram Air Turbine Generating Apparatus)"인 미국 특허 제5,505,587호에는 순수하게 공기 역학적 및 스프링 작동되는 기계식 내부 제어 요소로부터 동력 출력 및 속도 제어의 소정의 측정이 얻어지는 덕트 램 공기 터빈이 개시되어 있다. 그러나, 상기 발명의 덕트 램 공기 터빈은 속도와 동력 변화가 보통의 음속 이하로부터 초음속 비행 속도 범위 전체에 걸쳐 공칭 설계 값의 위 또는 아래로 30% 증가한 결과를 갖는다. 많은 비행 분야에서 전자 시스템에 공급된 최종 동력은 통상 5% 범위 내에서 동력과 속도의 엄밀한 공차를 요구한다. 그러므로, 상기 선행 발명의 사용은 증가된 크기와 무게의 결점을 갖는 부가적인 동력 조절 시스템을 수반할 수도 있다. 상기 선행 발명은 티빈에 도입되기 전에 공기 유동의 일부분이 수용하고 나서 우회시키고 배출시키는 우회 특성을 갖는다. 볼튼 등의 특허에서와 같이, 공기 유동의 도입, 우회 및 배출 공정은 추진력 교환에 기인한 항력에 대한 결점을 나타낸다.US Patent No. 5,505,587, entitled "Ram Air Turbine Generating Apparatus," which is a prior invention of the inventor of the invention, is a power from purely aerodynamic and spring-actuated mechanical internal control elements. A duct ram air turbine is disclosed in which predetermined measurements of output and speed control are obtained. However, the duct ram air turbine of the present invention has the result that the speed and power changes increase by 30% above or below the nominal design value throughout the range of supersonic flight speeds from below normal sonic speed. In many flight applications, the final power supplied to an electronic system typically requires tight tolerances of power and speed within the 5% range. Therefore, the use of the preceding invention may involve additional power regulation systems with the drawback of increased size and weight. The prior invention has a bypass characteristic in which a portion of the air flow is received, bypassed and discharged before being introduced into the thybin. As in Bolton et al., The introduction, bypass and evacuation processes of air flow represent a drawback to drag due to thrust exchange.

본 발명이 본 발명의 기술 사상 및 이후에 기술될 기술 사상에 대한 제한을 인지함으로써 본 발명은 고안되었으며 이제 이를 수행하도록 변형된다.The present invention has been devised and modified to carry it out by recognizing the present invention is limited to the spirit of the invention and the spirit to be described hereinafter.

본 발명은 램 에어 터빈 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 덕트형 램 에어 터빈 발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a ram air turbine device, and more particularly to a duct type ram air turbine generator.

도1은 본 발명의 제1 실시예를 도시한 램 공기 터빈 발생 장치의 외부 사시도.1 is an external perspective view of a ram air turbine generator showing a first embodiment of the present invention;

도2는 일부는 절결되고 다른 일부는 절단된 도1에 도시된 램 공기 터빈 발생 장치의 사시도.FIG. 2 is a perspective view of the ram air turbine generator shown in FIG. 1, partially cut away and partially cut away; FIG.

도3은 비행 상태 설계를 위해 꼬리날개 위치에 확산식 이동 가능한 중심 본체와 전 개방 위치에 노즐 제어 도어를 가지는 기본 내부 구성 요소의 상대 위치 및 기류 유선을 도시한 도1에 도시된 램 공기 터빈 발생 장치의 반 절결부 단면도.FIG. 3 shows the ram air turbine generation shown in FIG. 1 showing the relative position of the air flow streamline and the relative position of the basic internal components with the diffusely movable center body in the tail wing position and the nozzle control door in the fully open position for flight status design; Half cutaway section of the device.

도4는 기류 제어 단면의 부분과 분해된 기류 제어 기구를 도시한 도1에 도시된 램 공기 터빈 발생 장치의 사시도.4 is a perspective view of the ram air turbine generator shown in FIG. 1, showing a portion of the air flow control cross section and an exploded air flow control mechanism;

도5a는 도1에 도시된 램 공기 터빈 발생 장치의 비행 상태 설계를 위해 노즐 및 제어 도어와 결합 위치된 제어 기구의 확대 사시도.5A is an enlarged perspective view of a control mechanism positioned in combination with a nozzle and a control door for flight state design of the ram air turbine generator shown in FIG. 1;

도5b는 도1에 도시된 램 공기 터빈 발생 장치의 보다 위쪽의 비행 상태 설계를 위해 노즐 및 제어 도어와 결합 위치된 제어 기구의 확대 사시도.FIG. 5B is an enlarged perspective view of a control mechanism positioned in combination with a nozzle and a control door for designing an upper flight state of the ram air turbine generator shown in FIG. 1; FIG.

도6은 종축 날개보에 대해 중심 본체/밸브가 활주하는 것을 허락하는 중심 본체/밸브 튜브로부터의 정합 부재 및 종축 날개보 내의 활주 기구를 도시한 도3의 선6-6을 따라 취한 단면도.FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 of FIG. 3 showing the mating member from the center body / valve tube allowing the center body / valve to slide relative to the longitudinal axis beam and the sliding mechanism in the longitudinal axis beam.

도6a는 중심 유동 안내 부재에 대해 밸브 튜브의 중심 위치를 보장하는 활주 부재 및 축 슬롯의 확대된 부분 단면도.FIG. 6A is an enlarged partial cross sectional view of the sliding member and the axial slot ensuring the central position of the valve tube with respect to the central flow guide member; FIG.

도7은 보다 위쪽의 비행 상태 설계를 위해 기본 내부 구성 요소의 상대 위치 및 기류 유선과 부분적으로 전방으로 전진하는 이동 가능한 중심 본체/밸브와 아음속을 위해 부분적으로 폐쇄된 노즐 제어 도어를 도시하는 도3과 유사한 절반 종단면도.FIG. 7 illustrates the relative position of the primary internal components and the movable central body / valve partially advancing forward with the air stream streamlined and the partially closed nozzle control door for subsonic speeds for higher flight design; Half longitudinal cross section similar to.

도8은 보다 위쪽의 초음속 비행 상태 설계를 위해 부분적으로 인접된 노즐 제어 도어 및 확산 후미와 함께, 후미에 입사 충격과 함께 존재하는 중심 본체 노우즈에 첨가된 충격파와 내부 구성 요소의 상대 위치 및 기류 유선을 도시한 도3과 유사한 절반 종단면도.8 illustrates the relative position of the shock waves and internal components and airflow streamlines added to the central body nose present with incident impacts at the rear, with the nozzle control door and diffuse tail partially adjacent to the upper supersonic flight state design; Half longitudinal cross section similar to Figure 3 shown.

도9는 동력 발생이 요구되지 않을 때 외부 기류에 유선형 공기 역학 표면을제공하는 최대 전방 위치로 전진된 중심 본체/전방 밸브 튜브와 함께, 기본 내부 구성 요소의 상대 위치를 도시한 도3과 유사한 절반 종단면도.FIG. 9 is a half similar to FIG. 3 showing the relative position of the primary internal components, with the central body / front valve tube advanced to the maximum forward position providing a streamlined aerodynamic surface for external airflow when no power generation is required. Longitudinal section view.

도10은 터빈 및 발전기 샤프트 속도를 제어하기 위한 전자 제어 시스템의 작동 블록도이다.10 is an operational block diagram of an electronic control system for controlling turbine and generator shaft speeds.

도11a는 냉각 능력을 갖춘 본 발명의 실시예를 위한 주요한 내부 부품의 상대적인 위치를 도시하는 도3과 유사한 종방향 반부 단면도이다.FIG. 11A is a longitudinal half cross-sectional view similar to FIG. 3 showing the relative position of the major internal components for an embodiment of the present invention with cooling capability. FIG.

도11b는 냉각이 요구될 때 냉각 능력이 마련된 본 발명의 실시예를 위한 내부 부품들의 상대적인 위치를 도시하는 도11a와 유사한 종방향 반부 단면도이다.FIG. 11B is a longitudinal half cross-sectional view similar to FIG. 11A showing the relative position of the internal components for an embodiment of the invention in which cooling capability is provided when cooling is required.

도12는 일부는 절결되고 일부는 단면으로 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 램 에어(ram air) 터빈 발전 장치의 사시도이다.12 is a perspective view of a ram air turbine power generation apparatus in accordance with another embodiment of the present invention, partly cut away and partly shown in cross section.

도13은 유동 제어 섹션과 유동 기구가 분해된 도12의 램 에어 터빈 발전 장치의 사시도이다.FIG. 13 is a perspective view of the ram air turbine generator of FIG. 12 with the flow control section and flow mechanism disassembled. FIG.

도14a는 완전 개방 위치에 있는 노즐 제어 도어들(doors)을 갖춘 노즐 제어 기구를 도시하는 도12의 램 에어 터빈 발전 장치의 확대 부분 단면도이다.FIG. 14A is an enlarged fragmentary sectional view of the ram air turbine power generation device of FIG. 12 showing a nozzle control mechanism with nozzle control doors in a fully open position. FIG.

도14b는 최대 흐름 제한 위치에 있는 노즐 제어 도어들을 갖춘 노즐 제어 기구를 도시하는 도14a와 유사한 확대 부분 단면도이다.FIG. 14B is an enlarged fragmentary sectional view similar to FIG. 14A showing the nozzle control mechanism with nozzle control doors in the maximum flow restriction position; FIG.

도15a는 노즐 제어 도어가 이의 완전 개방 위치에 있을 때 선15-15를 따라서 취한 단면도이다.Figure 15A is a cross sectional view taken along line 15-15 when the nozzle control door is in its fully open position.

도15b는 노즐 제어 도어가 이의 최대 흐름 제한 위치에 있을 때 선15-15를 따라서 취한 단면도이다.Figure 15B is a cross sectional view taken along line 15-15 when the nozzle control door is in its maximum flow restriction position;

도16은 제1(primary) 및 제2 제어 도어들을 서로 고정시키는 플랜지 부싱(flanged bushing)을 도시하는 완전 개방 위치에 있는 노즐 제1 및 제2 제어 도어의 확대 부분 단면도이다.Figure 16 is an enlarged, partial cross-sectional view of the nozzle first and second control doors in the fully open position showing a flanged bushing that secures the primary and second control doors to each other.

본 발명의 램 공기 터빈은 증기로부터 동역학 에너지를 추출하여 의도된 전 범위의 비행 작동 중에 상기 에너지를 유압 및/또는 전기 전원으로 변환시키는 단계에서 항력(drag)을 감소시키도록 설계된다. 본 발명을 위해 의도된 작동 비행 체제는 초음파를 통해 고속의 음속이하로 조절된다. 조건하에서, 전원 생성이 요구될 때, 공기역학적 형상의 중심몸체는 작은 항력 전방체를 증기로 향하게 하면서 공기 입구 유동을 완전히 차단하는 입구에 전방으로 전진되어, 비 작동 모드 중에 장치의 출현에 의해 유도된 항력을 또한 최소화한다. 전원 생성 능력에 부가하여, 본 발명은 터빈에서 작동을 수행하는 단계에서 냉각된 터빈으로부터의 배기 공기를 사용하여 냉각 공기 유동을 생성기 및 원한다면 기타 외부 전자 장치에 제공하는 능력을 가진다.The ram air turbine of the present invention is designed to reduce drag in the step of extracting kinetic energy from steam and converting it to hydraulic and / or electrical power during the full range of intended flight operations. The operating flight regime intended for the present invention is controlled to subsonic speed at high speed via ultrasound. Under conditions, when power generation is required, the aerodynamic central body is advanced forward to the inlet, which completely blocks the air inlet flow while directing the small drag front to steam, leading to the appearance of the device during non-operational mode. Minimized drag is also minimized. In addition to the power generation capability, the present invention has the ability to provide a cooling air flow to the generator and, if desired, other external electronics using exhaust air from the cooled turbine in the stage of operation in the turbine.

본 발명에 의하면, 램 공기 터빈 생성기는 선단부에 공기 입구와 후미 단부에 근접한 외부 배기 포트를 갖는 대체로 원통형의 외부 유선형 구조를 포함한다. 외부 유선형 구조는 유선형 구조의 전방 부분의 다수의 축방향 위치된 링과 유선형 구조의 후방 부분의 구조 벌크헤드에 차례로 부착되는 종방향 스파들로 이루어진 주요 구조에 장착된다. 축방향으로 이동 가능한 중앙본체/원통형 밸브 튜브 구조는 벌크헤드 구조의 전방인 주요 구조와 유선형 구조와 동축이며 그 내부에 위치되고 축방향 스파 및 링의 내부 표면에 반경방향으로 인접하다. 공기 역학적 형상의 전방 노우즈는 공기 입구에서 중심체로 작용한다. 전방 노우즈는 그 최대 직경이 후미 원통형 밸브 튜브보다 작다. 전방 노우즈의 후미 부분은 증가된 반경에 걸친 공기역학적 형상의 베인에 의해 후미 원통형 밸브에 부착된다.According to the present invention, a ram air turbine generator includes a generally cylindrical outer streamlined structure having an air inlet at the tip and an external exhaust port proximate to the trailing end. The outer streamlined structure is mounted to a main structure consisting of a plurality of axially located rings of the front portion of the streamlined structure and longitudinal spars which are in turn attached to the structure bulkhead of the rear portion of the streamlined structure. The axially movable central body / cylindrical valve tube structure is coaxial with, and located radially adjacent to the inner surface of the axial spar and ring, the main structure and the streamlined structure that are front of the bulkhead structure. An aerodynamic forward nose acts as a centroid at the air inlet. The front nose has a maximum diameter smaller than the rear cylindrical valve tube. The trailing portion of the front nose is attached to the trailing cylindrical valve by vanes of aerodynamic shape over the increased radius.

중심체/밸브 튜브는 주요 구조의 종방향 스파의 내부 표면상의 축방향 활주 기구 상에서 유선형 구조 및 주요 구조에 대해 활주 가능하다. 동축 장착된 원통형 중심 유동 안내부는 전방 부분이 중심체/밸브 튜브의 중심체의 후미 표면을 활주 가능하게 수용하는 상태로 유선형 구조와 주요 구조로부터 반경방향 내향으로 이격된 외부 표면을 가진다. 중심체/밸브 튜브 전방 노우즈는 환형의 가변 영역 공기 입구의 중심체를 형성한다. 공기는 전방 노우즈의 외부 표면과 유선형 구조의 내부 표면 사이의 환형의 공간을 통하여 공기역학적 형상의 베인들 사이에 형성된 환형의 채널의 환형 개구 내로, 그런 후 복수의 노즐 제어 도어의 내부 표면과 중심 유동 안내부의 외부 표면 사이에 형성된 환형의 가변 영역 노즐 내로 유동한다.The core / valve tube is slidable with respect to the streamlined structure and the main structure on the axial sliding mechanism on the inner surface of the longitudinal spar of the main structure. The coaxially mounted cylindrical center flow guide has a streamlined structure and an outer surface radially inwardly spaced from the main structure with the front portion slidably receiving the trailing surface of the center body of the center body / valve tube. The center / valve tube front nose forms the center of the annular variable area air inlet. Air flows through the annular space between the outer surface of the front nose and the inner surface of the streamlined structure into the annular opening of the annular channel formed between the aerodynamic vanes, and then the central flow with the inner surface of the plurality of nozzle control doors. It flows into the annular variable area nozzle formed between the outer surface of the guide.

중심체/밸브 튜브 조립체는 제1 최대 후미 위치(위치 1) 사이에서 이동가능하며, 이 경우 중심체 노우즈 단부는 입구의 전방과 축방향으로 일렬로 배치되어 최대 입구 영역을 증기로 향하게 한다. 밸브 튜브에 부착된 노즐 제어 기구는 노즐 제어 도어를 최대 개구 조건에 위치시킨다. 이 위치에 있어서, 최대 기류는 가변 영역 입구와 노즐 통로에 있고 고정자 및 터빈 휠을 통과하는 허용되고, 이 경우 증기의 동역학 에너지의 일부가 추출되어 배기 디플렉터와 유선형 외부 배기 포트를 통해 외부 환경으로 배출되는 것이 허용된다. 터빈은 전기 생성기를 구동식으로 결합하여 전원을 생성한다.The center / valve tube assembly is movable between the first maximum aft position (position 1), in which case the center nose end is arranged in line axially with the front of the inlet to direct the maximum inlet area to the vapor. The nozzle control mechanism attached to the valve tube positions the nozzle control door at the maximum opening condition. In this position, the maximum airflow is at the variable zone inlet and nozzle passage and is allowed to pass through the stator and turbine wheels, in which part of the kinematic energy of the steam is extracted and discharged to the outside environment through the exhaust deflector and streamlined external exhaust port. It is allowed to be. The turbine generates a power source by driving an electrically coupled generator.

제2 전방 위치(위치 2)에서, 최대 발생기 동력 출력이 요구될 때, 노우즈는 입구면의 전방으로 전진되어 최대 공기 입구 영역이 중심체 및 내측유선형면(inner fairing surface) 사이의 환형 영역에 제공된다. 노즐 제어 기구는 노즐 제어부를 최대 한도로 근접시킨다.In the second forward position (position 2), when the maximum generator power output is desired, the nose is advanced forward of the inlet face so that the maximum air inlet region is provided in the annular region between the center body and the inner fairing surface. . The nozzle control mechanism brings the nozzle control unit to the maximum extent.

터빈 속도 센서로부터의 신호에 응답하여, 전자 제어기는 중심체/전방 밸브 튜브를 이동시키도록 전자-기계식 또는 전자-유압식 조작기를 기동시킨다. 비행 조건 및 발생기 부하가 터빈을 소정 공차로 과속시킬 때 중심체/전방 밸브 튜브는 위치 2로 이동된다. 비행 조건 및 발생기 부하가 터빈 속도를 소정 공차 내에서 소정 속도 이하로 내릴 때 중심체/전방 밸브 튜브는 위치 1로 이동됨으로써 터빈 휠 및 발생기 속도를 소정 속도 범위 내로 유지하게 된다.In response to the signal from the turbine speed sensor, the electronic controller activates an electro-mechanical or electro-hydraulic manipulator to move the center / front valve tube. The center / front valve tube is moved to position 2 when flight conditions and generator loads speed the turbine to a given tolerance. The center / front valve tube is moved to position 1 to keep the turbine wheel and generator speed within a predetermined speed range as flight conditions and generator loads lower the turbine speed to within a predetermined tolerance.

따라서, 완전한 추출 모드에서, 공기 밀도 및 비행 속도를 변경시킴으로써 비행 조건을 변경하는 상태 하에서, 단지 충분한 기류와 충분한 운동 에너지만이 가변 영역 디퓨저 내로 그리고 가변 영역 노즐을 통해 터빈으로 받아 들여져서 기류 내의 일정한 유체 역학적 동력에 근접하게 유지된다. 이로써, 터빈 및 발생기 속도는 소기 값으로 유지된다. 가변 영역 입구와 함께 작동되는 가변 영역 노즐은 고정자와 터빈에 대한 기류 속도 내의 변수를 조절하여 터빈이 음속 이하의 속도 체계를 통해 적절한 음속 이하의 속도로 기류로부터 에너지를 효과적으로 추출시키게 한다. 소정의 기류만을 받아들이고 계획된 범위의 비행 조작을 통해 효과적으로 에너지를 추출하는 컴비네이션은 조작 비행 속도 범위를 통해 항력을 최소화한다. 비행체의 일부 중에, 동력 요구조건이 정상 조작 수준 이하로 떨어지거나 완전히 소실될 때, 중심체/밸브 튜브는 제3 또는 폐쇄 위치를 향해 부분적으로 또는 완전히 전방으로 전진되고 입구 기류를 더욱 감소시키거나 완전히 폐쇄하며 노즐을더욱 밀폐시킴으로써 깨끗한 공기역학 전방체를 제공하고 이로써 감소 또는 소실된 동력 조작 모드에서 항력을 더욱 감소시킨다.Thus, in the full extraction mode, under varying flight conditions by changing air density and flight speed, only sufficient airflow and sufficient kinetic energy are accepted into the turbine through the variable region diffuser and through the variable region nozzle to provide a constant Maintained close to hydrodynamic power. As a result, the turbine and generator speeds are maintained at the desired values. Variable-area nozzles, operating in conjunction with variable-area inlets, adjust variables within the airflow velocity for the stator and turbine, allowing the turbine to effectively extract energy from the airflow at a subsonic speed that is appropriate for subsonic speeds. A combination that accepts only a certain airflow and effectively extracts energy through a planned range of flight maneuvers minimizes drag through the range of maneuvering flight speeds. During a portion of the vehicle, when the power requirement falls below normal operating levels or is completely lost, the center / valve tube is advanced partially or fully forward towards the third or closed position and further reduces or completely closes the inlet airflow. The nozzle is further sealed to provide a clean aerodynamic front that further reduces drag in the reduced or lost power operating mode.

발생기 및/또는 추가적인 전자 시스템에 냉각 성능이 요구될 때, 본 발명의 다른 실시예에서 냉각 성능이 제공된다. 터빈을 통해 기류에 의해 수행되는 샤프트의 일은 발생기에 의해 전기 동력으로 변환되어, 입구에서의 전체 회수 온도보다 더 낮은 내부 에너지 또는 온도를 갖는 배출 공기를 초래한다. 이러한 냉각된 배출 공기는 냉각 효과가 요구되지 않을 때 배기 덕트를 통해 외부 환경으로 직접 배출된다. 냉각을 제공하는 본 발명의 실시예에서, 냉각 조절용 배기 덕트 내에는 바이패스 밸브가 제공된다. 냉각이 요구될 때, 바이패스 밸브는 외부로의 기류를 차단하고 냉각된 터빈 배기를 바이패스 밸브의 하류측으로 냉각 덕트를 통해 열 교환기로 향하게 한다. 터빈 효율을 저하시키는 역압을 최소화하기 위해, 냉각 덕트에는 공기-공기 또는 액체-공기 열 교환기의 냉각 측을 형성하는 저밀도 냉각 핀이 제공된다. 열 교환기의 다른 측은 장치에 의해 방사되고 공기 또는 액체 순환 루프를 통해 냉각된 열을 수용한다.When cooling performance is required for the generator and / or additional electronic system, cooling performance is provided in another embodiment of the present invention. The work of the shaft, carried out by airflow through the turbine, is converted to electrical power by the generator, resulting in exhaust air having an internal energy or temperature lower than the total recovery temperature at the inlet. This cooled exhaust air is discharged directly to the outside environment through the exhaust duct when no cooling effect is required. In an embodiment of the invention providing cooling, a bypass valve is provided in the exhaust duct for cooling regulation. When cooling is required, the bypass valve shuts off airflow to the outside and directs the cooled turbine exhaust to the heat exchanger through the cooling duct downstream of the bypass valve. In order to minimize back pressure that reduces turbine efficiency, the cooling duct is provided with a low density cooling fin that forms the cooling side of the air-air or liquid-air heat exchanger. The other side of the heat exchanger receives heat radiated by the device and cooled through an air or liquid circulation loop.

본 발명의 유리한 적용은 초음속 스피드를 통해 높은 아음속에서 알맞게 비행하는 동안 항공기 외부 전자 포드를 사용하는 것을 포함한다. 기류로부터 동력을 추출하는 동안과 비 작동 모드 시에 증가된 항공기 속도 및/또는 감소된 항력으로부터의 범위에 의해 이익이 될 것이다. 본 발명의 공기 터빈은 추출된 동력의 소정 레벨을 위해 현재의 외부 블레이드 시스템보다 더 작은 최대 외부 직경을 초래한다. 본 발명의 램 공기 터빈은 필요에 따라 항공기에 공급될 예비 또는 비상동력용으로 항공기 저장소 또는 포드 외부에 사용될 수 있다. 본 발명은 유인 및 무인 항공기 모두에 적용 가능하다. 냉각 능력이 유리거나 요구되는 곳에서는 냉각 능력을 가진 본 발명의 실시예가 외부 블레이드 램 공기 터빈이 동력 발생용으로 사용될 때 분리된 냉각 시스템을 요구하는 현 시스템에 사이즈 및 무게에서의 이점을 제공한다.Advantageous applications of the present invention include the use of electronic pods outside the aircraft during moderate flight at high subsonic speeds through supersonic speeds. It will benefit from ranges from increased aircraft speed and / or reduced drag while extracting power from airflow and in non-operating modes. The air turbine of the present invention results in a smaller maximum outer diameter than current outer blade systems for some level of extracted power. The ram air turbine of the present invention can be used outside the aircraft reservoir or pod for reserve or emergency power to be supplied to the aircraft as needed. The present invention is applicable to both manned and unmanned aerial vehicles. Where cooling capability is desired or desired, embodiments of the present invention having cooling capability provide advantages in size and weight to current systems requiring separate cooling systems when an external blade ram air turbine is used for power generation.

레이더 시그니처가 중요한 군용에 적용함에 있어서, 본 발명의 램 공기 터빈은 현 외부 블레이드 램 공기 터빈 발생기와 비교해서 감소된 시그니처를 제공한다. 적절한 정형을 가지는 본 발명의 회전 터빈은 외부에 노출되지 않는다.In applications where military radar signatures are important, the ram air turbine of the present invention provides a reduced signature compared to current external blade ram air turbine generators. The rotary turbine of the present invention with the appropriate shaping is not exposed to the outside.

본 발명의 램 공기 터빈의 다른 장점 및 이점은 이하의 도면과 연결하여 명백해질 것이다. 상술한 대체적인 설명과 이하의 상세한 설명은 예시적이고 주석적인 것들이며 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 첨부된 도면은, 냉각 능력을 가지거나 가지지 않는 본 발명의 여러 실시예를 도시한다.Other advantages and advantages of the ram air turbine of the present invention will become apparent in connection with the following figures. The foregoing description and the following detailed description are exemplary and explanatory and the invention is not so limited. The accompanying drawings show various embodiments of the invention, with or without cooling capability.

먼저 도1 내지 도4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 램 에어 터빈 발전 장치의 전체적인 구성이 설명된다. 장치(28)는 일반적으로 선단 단부(34) 및 후미 단부(36)에서 입구 통로 또는 확산기(diffuser, 32) 사이에서 연장되고 후미 단부 근처에서 다수의 배기 포트(40)를 갖는 원통형 외부 유선형부(30)를 포함한다. 외부 유선형부(30)는, 다수의 종방향 스파(spars)에 의해서 연결된, 장치(28)의 전방 섹션에 위치된 다수의 축방향으로 이격된 주연 링(50)과, 장치(28)의 후미 섹션에 위치된 다수의 축방향으로 이격된 벌크헤드(bulkhead)를 갖는 주요 구조물에 장착된다. 중심체/밸브 튜브(57)는, 도6 및 도6a에 가장 잘 도시된 바와 같이 종방향 스파(96)의 내부 표면 내에 위치되고 차례로 이에 장착된 정합 축방향 활주 부재(60)와 정합되고 중심체/밸브 튜브(57)의 밸브 튜브의 외부 표면에서부터 축방향 슬롯(97)으로 돌출 하는 선형 볼 베어링 또는 다른 적절한 활주 기구를 포함하는 축방향 슬롯(97) 내에서 활주 가능하게 지지된다.First, the overall configuration of a ram air turbine power generation apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The device 28 generally has a cylindrical outer streamlined portion extending between the inlet passage or diffuser 32 at the leading end 34 and the trailing end 36 and having a plurality of exhaust ports 40 near the trailing end. 30). The outer streamlined portion 30 has a plurality of axially spaced peripheral rings 50 located in the front section of the device 28, connected by a plurality of longitudinal spars, and the tail of the device 28. It is mounted to the main structure with a plurality of axially spaced bulkheads located in the section. The center / valve tube 57 is mated with the mating axial slide member 60 located within and subsequently mounted to the inner surface of the longitudinal spar 96 as best shown in FIGS. 6 and 6A. The valve tube 57 is slidably supported in an axial slot 97 that includes a linear ball bearing or other suitable sliding mechanism that projects from the outer surface of the valve tube to the axial slot 97.

중심체/밸브 튜브(57)는 공기 입구 통로(32) 내에서 중심체를 형성하는 전방으로 공기역학적인 형상을 갖는 노우즈 단부(76)를 포함하고, 이 노우즈 단부(76)의 후미 단부는 노우즈 단부(76)의 후미 부분보다 더 큰 직경을 갖는 원통형 밸브 튜브(56)에 다수의 공기역학적 형상을 갖는 레디얼 베인(radial vane, 78)에 의해서 부착된다. 원통형 중심 유동 안내 부재(42)는 밸브 튜브(56)와 동축이고, 노우즈 단부(76)의 후미 부분과 동일한 외부 직경을 갖고, 이의 내부 보어에 노우즈 단부(76)의 겹친 후미 부분을 활주 가능하게 수용한다. 축방향 슬롯(97) 및 활주 부재(60)와 함께 이 구성은 외부 유선형부(30)에 대하여 중심체/밸브의 축방향 이동 동안 중심 유동 안내 부재(42)에 대하여 중심체/밸브 튜브(57)의 중심 위치설정을 보장한다.The center / valve tube 57 includes a nose end 76 having a forward aerodynamic shape that forms a center body in the air inlet passage 32, the trailing end of the nose end 76 being a nose end ( It is attached by radial vanes 78 having a plurality of aerodynamic shapes to a cylindrical valve tube 56 having a diameter larger than the trailing portion of 76. The cylindrical central flow guide member 42 is coaxial with the valve tube 56 and has the same outer diameter as the trailing portion of the nose end 76 and slidably slides the overlapping trailing portion of the nose end 76 in its inner bore. Accept. This configuration, together with the axial slot 97 and the sliding member 60, allows the center / valve tube 57 with respect to the central flow guide member 42 during the axial movement of the center / valve with respect to the outer streamlined portion 30. Ensure center positioning.

최대 후미 위치(제1 위치)에 위치 설정된 설단부(76)를 포함하여, 전단부는 페어링(30)의 선단부(34)와 일렬로 정렬되고, 최대 공기 유동은, 인입관 또는 살포기(32)의 원형 단면, 밸브 튜브(56)의 내표면과 중앙 유동 안내 부재(42)의 외표면 사이에 한정된 환형 가변 영역 노즐(68), 가변 영역 노즐(68)의 하류에서 즉각적으로 중앙 유동 안내 부재(42)의 외표면(44) 상을 둘러싸게 장착된 다수의 고정자 베인(80) 및 터빈 휠(62)을 관통하게 되며, 배기 유동 편향기(90)에 의해 외부로 회전되어, 그 후에 내부 배기 포트(40) 및 외부 배기 포트(40)의 후미를 관통하는 주변 영역으로 배출된다.Including the tongue 76 positioned at the maximum aft position (first position), the front end is aligned in line with the tip 34 of the fairing 30 and the maximum air flow is in the inlet or sparger 32. Circular cross section, an annular variable region nozzle 68 defined between the inner surface of the valve tube 56 and the outer surface of the central flow guide member 42, the central flow guide member 42 immediately downstream of the variable region nozzle 68. Penetrates through a plurality of stator vanes 80 and turbine wheels 62 enclosed on an outer surface 44 of the shell, and is rotated outwardly by an exhaust flow deflector 90, after which an internal exhaust port. It is discharged to the peripheral area which penetrates the back of the 40 and the external exhaust port 40.

다수의 노즐 제어 도어 부재(55)는 밸브 튜브(56) 및 중앙 유동 안내 부재(42) 중간에 위치 설정되고, 최대 출력이 요구될 때 제1 및 제2 위치 사이, 그리고 출력이 감소될 때 완전히 정지된 출력이 요구되는 제2 및 제3 위치 사이의 밸브 튜브(56)의 이동에 응답하는 노즐(68)의 소모된 영역을 제어하도록 작동 가능하다. DC 발생기(교류기) 또는 AC 발전기 중 하나를 이용하는 본 발명의 실시예들은, 감소된 부하에서 일정한 발전기 출력 전압을 유지하는 발전기장 전압 및 전류를 감소시키는 동안 일정한 터빈 또는 발전기 속도를 유지하도록 제2 및 제3 위치 사이에 밸브 튜브(56)를 자동으로 위치 설정함으로써 전기 부하가 최대 요구 전력 이하로 감소될 때 감소된 전력을 제공할 수 있다.A plurality of nozzle control door members 55 are positioned midway between the valve tube 56 and the central flow guide member 42 and are fully between the first and second positions when maximum power is required and when the power is reduced. It is operable to control the spent area of the nozzle 68 in response to the movement of the valve tube 56 between the second and third positions where a stationary output is desired. Embodiments of the present invention using either a DC generator (AC) or an AC generator can be configured to maintain a constant turbine or generator speed while reducing a generator field voltage and current that maintains a constant generator output voltage at a reduced load. By automatically positioning the valve tube 56 between the third positions, it is possible to provide reduced power when the electrical load is reduced below the maximum required power.

노즐 제어 부재(55)는, 주변을 둘러싸며 이격되고, 후퇴된 위치 사이를 이동하기 위한 노즐(68)의 측벽(82)에 피봇 가능하게 장착되며, 실제로 밸브 튜브(56)의 내표면에 접촉하는 제어 도어(70), 그리고 중앙 유동 안내 부재(42)를 향하는 환형 노즐(68) 내로 연장하는 연장된 위치를 포함한다.The nozzle control member 55 is pivotally mounted on the side wall 82 of the nozzle 68 for moving between the retracted and spaced surrounding circumference, and actually contacts the inner surface of the valve tube 56. Control door 70, and an extended position extending into annular nozzle 68 facing central flow guide member 42.

제어 도어(70)는 밸브 튜브(56)의 내표면에 장착된 다수의 2중 노즐 도어 제어 캠(115) 및 도어의 피봇 지점(120)에 대향하는 제어 도어(70)의 측벽에 장착된 캠 종동부(116) 기구에 의하여 후퇴 및 연장 위치 사이에 이동 가능하다. 이러한 기구와 합동 기구에 의하여, 각각의 제어 도어(70)는, 밸브 튜브(56)가 제1 위치 및 연장된 위치에 있을 때, 그리고 이하에 더욱 상세하게 설명될 제2 위치에 있을 때 후퇴된, 또는 개방 위치에 유지된다.The control door 70 is a plurality of dual nozzle door control cams 115 mounted on the inner surface of the valve tube 56 and a cam mounted on the side wall of the control door 70 opposite the pivot point 120 of the door. The follower 116 mechanism is movable between the retracted and extended positions. By this mechanism and the joint mechanism, each control door 70 is retracted when the valve tube 56 is in the first and extended positions and when in the second position, which will be described in more detail below. Or in an open position.

도3은 설계 비행 조건이라 불리는 최대 개방 위치에서의 인입구 및 노즐을 포함한, 공기 유동장 유선형 및 제1 위치에 상응하는 내부 부분의 관련 위치를 도시한다. 설계 비행 조건은 공기 흐름 내에서 유효한 단위 영역당 유체 동력과 동일한 밀도 및 속도의 세제곱의 결과인 비행 조건에 상응한다. 이러한 조건은 최대 출력이 요구되는 고도 곡선에 대한 최소 배향 속도 내에서 정밀하게 표시할 것이다. 설계 조건 곡선 상의 2개의 일반적인 지점은 11100m에서 마하 0.8이고, 해수면에서 마하 0.45이다. 임의의 고도에서 설계 조건 이상의 비행 속도이면, 초과유체 동력은 공기 흐름에서 유효하고, 시스템은 자동으로 효과적인 살포기 인입구 영역 및 노즐 소모 영역을 조절하며, 최소의 항력으로, 이하에 더욱 상세하게 설명될 터빈과 발생기의 속도 및 동력의 설계치를 유지한다.3 shows the relative position of the air flow field streamlined and internal portion corresponding to the first position, including the inlet and the nozzle in the maximum open position called design flight conditions. Design flight conditions correspond to flight conditions that result from a cube of density and velocity equal to the fluid power per unit area effective in the air stream. This condition will be precisely indicated within the minimum orientation velocity for the altitude curve where maximum power is required. Two common points on the design condition curve are Mach 0.8 at 11100 m and Mach 0.45 at sea level. If the flight speed is above the design conditions at any altitude, the excess fluid power is effective in the air flow, and the system automatically adjusts the effective spreader inlet area and nozzle consumption area, with minimal drag, the turbine to be described in more detail below. And maintain the design of the generator speed and power.

도3을 다시 참조하면, 공기가 입구 확산기(32; diffuser)를 통해 들어가서 유동할 때, 공기 유동이 증가된 내부 에너지 및 압력에서 그 운동 에너지가 부분적으로 회복하면서, 연장하는 유동 영역은 공기 유동의 감소를 유발한다. 이러한 과정은 페어링(30; fairing)의 내벽과 중심 안내 튜브(42)의 외벽 사이에서 연장하는 환형 채널(48)을 통해 유동하는 동안 공기 유동이 계속 감소하면서 지속된다. 다음으로, 공기 유동은 중심체/밸브 튜브(57) 및 중심 유동 가이드(42) 사이에서 형성된 다수의 가변 영역 노즐 통로(68)로 들어간다. 유동은 유동 영역이 다시 감소되면서 노즐 통로(68) 내에서 다시 가속된다.Referring again to FIG. 3, when air enters and flows through an inlet diffuser 32, the extending flow region is defined by the air flow as the kinetic energy partially recovers at increased internal energy and pressure. Causes a decrease. This process continues as the air flow continues to decrease while flowing through the annular channel 48 extending between the inner wall of the fairing 30 and the outer wall of the central guide tube 42. Next, the air flow enters a plurality of variable region nozzle passages 68 formed between the center / valve tube 57 and the center flow guide 42. The flow is accelerated again in the nozzle passage 68 as the flow area is reduced again.

노즐(68), 제어 도어(70) 및 노즐 도어 제어 부재(55)를 포함하는 제어부는 명확성을 위해 한 도어(70) 와 인접한 캠(115)이 분해되어 도시된 도4에서 가장 잘 도시되어 있다. 캠 트랙 활성 표면(125)이 내반경 방향으로 면향하는 이중 트랙 노즐 도어 제어 캠(115)은 명확성을 위하여 이 영역에서 제거된 밸브 튜브(56)의 내부 표면에 부착된다. 각각의 이중 트랙 노즐 도어 제어 캠(115)은 2개의 인접 노즐 측부 벽(82) 사이에 제공된 공간에 위치된다. 가변 영역 노즐 통로(68)를 형성하는 각 쌍의 노즐 측부 벽(82)들은 상호 평행하고 중심 유동 가이드에 부착된다. 그들은 중심체/밸브 튜브(57)의 후미 원통형 밸브 튜브(56)의 내부 표면의 작은 거리 내에서 연장한다.The control unit comprising the nozzle 68, the control door 70 and the nozzle door control member 55 is best shown in FIG. 4, in which the door 70 and the adjacent cam 115 are disassembled for clarity. . The dual track nozzle door control cam 115 with the cam track active surface 125 facing in the inner radial direction is attached to the inner surface of the valve tube 56 removed from this area for clarity. Each dual track nozzle door control cam 115 is located in a space provided between two adjacent nozzle side walls 82. Each pair of nozzle side walls 82 forming the variable region nozzle passage 68 are parallel to each other and attached to a central flow guide. They extend within a small distance of the inner surface of the trailing cylindrical valve tube 56 of the center / valve tube 57.

도4 및 확대된 사시도인 도5a에서, 도어가 완전 개방된 중심체/밸브 튜브(57)의 위치(1)에 대한 도어 및 제어 장치의 상대적인 위치가 도시되어 있다. 노즐 도어 제어 캠(115)의 작동(actuation) 표면은 도어 캠 종동부(116)와 접하는데, 비틀림 스프링(124) 및 외향 작용하는 내부 공기 역학에 의해 제공되는 접촉력은 캠 종동 샤프트(118) 상에 가해진다. 노즐 도어 제어 캠에 의해 활성될 때, 도어 캠 종동 샤프트(118)는 그 운동을 수용하기 위해 노즐 측부 벽(82)의 외부의 슬롯(117)을 통해 연장한다. 그들은 노즐 측부 벽(82)의 외측에 장착된 비틀림 스프링(124)의 일 단부에 연결된다. 캠 종동 샤프트(118)는 베어링(122)을 통해 도어 길이를 따라 중심 연장하는 노즐 제어 도어(70)의 측부에 차례로 연결되고, 도어는 노즐의 측부 벽(82)의 상부 근처에 제공된 베어링(120)에 그 전방 측부가 선회 가능하게 장착된다.In Fig. 4 and in an enlarged perspective view, Fig. 5a, the relative position of the door and the control device with respect to the position 1 of the center / valve tube 57 with the door fully open is shown. The actuation surface of the nozzle door control cam 115 is in contact with the door cam follower 116, the contact force provided by the torsion spring 124 and the outwardly acting internal aerodynamics on the cam follower shaft 118. Is applied to. When activated by the nozzle door control cam, the door cam driven shaft 118 extends through a slot 117 outside of the nozzle side wall 82 to accommodate its movement. They are connected to one end of the torsion spring 124 mounted outside the nozzle side wall 82. The cam driven shaft 118 is in turn connected to the side of the nozzle control door 70 extending centrally along the door length through the bearing 122, the door being provided near the top of the side wall 82 of the nozzle 120. The front side is pivotably mounted on the back side).

도5b는 위치(2)에 대한 도어 및 제어 장치의 상대적인 위치 즉, 설계 비행 조건 이상의 최대치에서의 최대 동력 생성에 대한 최소 노즐 영역을 나타낸다. 명확성을 위해 제거된 밸브 튜브(56)의 후미부에 부착된 노즐 도어 제어 캠(115)은 밸브 튜브(56)의 전방 이동과 함께 전방 이동하였다. 도어는 도어(70)의 측부에 부착된 캠 종동부(115)에 대향 작동하고, 노즐(68) 내의 내부 공기 역학적 힘과 비틀림 스프링(124)의 상향력에 대향 이동함으로써 하향 선회한다.5b shows the relative position of the door and control device with respect to position 2, i.e. the minimum nozzle area for maximum power generation at a maximum above the design flight conditions. The nozzle door control cam 115 attached to the rear end of the removed valve tube 56 for clarity moved forward with the forward movement of the valve tube 56. The door operates against the cam follower 115 attached to the side of the door 70 and pivots downward by moving against the internal aerodynamic force in the nozzle 68 and the upward force of the torsion spring 124.

도7의 단면도는 공기 유동 중에 사용 가능한 동력이 설계 동력 요구보다 큰 전술한 설계 비행 상태와 아음속 비행의 공기 유동 흐름 선도와 내부 부분의 상대적인 위치를 도시한다. 즉, 노즐은 특히 도4에 상세하게 도시되었다. 노즐 배기의 최소 영역은 항공기 응용에서 완전한 비행 작동 요구치의 범위를 충족시키도록 설계된다. 예컨대, 설계 상태가 고도 37,000ft에서 Mach = 0.80 (776ft/sec)라고 한다. 만일 항공기가 해수면 속도 특성이 해수면에서 776ft/sec(Mach=0.69)의 동일한 속도를 가질 때, 그 결과, 공기 밀도와 유닛 영역 당 사용 가능한 유체 동력학적 동력은 4배 이상 크고, 본 발명의 램 에어 터빈 장치는 유입 영역과 노즐 영역을 최대 영역의 적어도 1/4로 감소시킬 수 있도록 설계된다. 만일 비행 속도가 Mach = 1.6 또는 설계 속도의 2배로 증가할 경우, 유체 동력학적 동력은 속도의 세제곱에 비례하고 1/8로 감소된 영역은 요구된다. 통상적으로, 고도와 그에 상응하는 잠재적인 항공기 응용의 최대 속도의 모든 조합은 최대 노즐 영역 감소를 측정하기 위해 설명된다.The cross-sectional view of FIG. 7 shows the above-described design flight conditions where the power available during the air flow is greater than the design power requirement and the relative position of the air flow flow diagram and the interior portion of the subsonic flight. That is, the nozzle is shown in detail in FIG. 4 in particular. The minimum area of nozzle exhaust is designed to meet the range of complete flight operation requirements in aircraft applications. For example, the design state is Mach = 0.80 (776 ft / sec) at an altitude of 37,000 ft. If the aircraft has sea level velocity characteristics equal to 776 ft / sec (Mach = 0.69) at sea level, as a result, the air density and available hydrodynamic power per unit area are more than four times greater, and the ram air of the present invention The turbine arrangement is designed to reduce the inlet zone and the nozzle zone to at least one quarter of the maximum zone. If the flight speed increases to Mach = 1.6 or twice the design speed, hydrodynamic power is proportional to the cube of the speed and an area reduced to 1 / 8th is required. Typically, all combinations of altitude and corresponding maximum speeds of potential aircraft applications are described to measure the maximum nozzle area reduction.

위치1에서 최대 노즐 개방을 허용하는 노즐 제어 도어 캠(115)의 외형은 각각의 위치가 위치1에서 위치2 쪽으로 한정되는 기하학적인 외형을 갖고, 이 지점에서 도어는 최대 동력 작동 범위로 폐쇄되고, 유입 영역의 확산기까지의 노즐의 총 배기 영역 비율이 일정하게 유지된다. 다시 도3을 참고하여, 복수의 스테이터(81) 레이디얼 스파(86) 형성부를 갖고, 스테이터(81)의 내부 반경으로부터 스테이터로 연장되고, 터빈 휠(62)과 스테이터(81)를 둘러싸는 터빈 케이싱의 중심 유동 안내 부재(42)는 격벽(84)에 의해 후방 단부에서 지지된다. 스테이터와 터빈 인케이싱 링(86)은, 차례로, 주 구조물의 길이 방향 스파(96)에 부착된다. 도시된 바와 같은 실시예에서, 캠과 연관된 메커니즘을 둘러싸는 한 쌍의 노즐 측벽(82)에 각각 인접한 선단 에지는 도4에 도시된 바와 같이 항력을 최소화하기 위한 공기 동력학적 연상의 선단 에지(105)를 갖는 전방 노우즈를 갖는다. 노즐 제어 도어(70)는 노즐 측벽(82)과 누수를 최소화하기 위해 노즐 측벽과 정합하는 제어 도어의 에지 상의 시일(도시되지 않음) 사이에 이격된다.The contour of the nozzle control door cam 115 to allow maximum nozzle opening in position 1 has a geometric contour in which each position is defined from position 1 towards position 2, at which point the door is closed to the maximum power operating range, The ratio of the total exhaust area of the nozzle to the diffuser of the inlet area is kept constant. Referring again to FIG. 3, a turbine having a plurality of stator 81 radial spar 86 formations extending from the inner radius of the stator 81 to the stator and surrounding the turbine wheel 62 and the stator 81. The central flow guide member 42 of the casing is supported at the rear end by the partition wall 84. The stator and turbine encasing ring 86 are, in turn, attached to the longitudinal spar 96 of the main structure. In the embodiment as shown, the leading edges respectively adjacent to the pair of nozzle sidewalls 82 surrounding the mechanism associated with the cam are aerodynamically elongated leading edges 105 to minimize drag as shown in FIG. Has a front nose with The nozzle control door 70 is spaced between the nozzle side wall 82 and a seal (not shown) on the edge of the control door that mates with the nozzle side wall to minimize leakage.

다시 도3에서, 설계 상태 하의 주 내부 부분의 복수의 환상 노즐의 배기 후 위치를 도시하고, 공기 흐름은 그리고 나서 유동을 터빈 축으로부터 가장 효율적으로 설계된 비행 속도 범위 또는 비행 속도와 터빈/발전기 설계 속도와 특히 터빈 설계용의 터빈 축으로부터 최적의 각도로 터빈 휠(62)의 회전 방향으로 회전시키는 복수의 고정된 스테이터 블레이드(80)를 통해 완전하게 유동한다. 통상 스테이터 블레이드(80)에서, 터빈 휠(62)의 블레이드와 터빈/발전기 회전 속도는 항공기가 대부분의 시간을 예컨대, 많은 항공기가 대략 Mach = 0.80 및 37,000ft의 상태 하에서 최고 효율을 제공하도록 설계된다.Again in FIG. 3, the post-emission position of the plurality of annular nozzles of the main internal portion under design conditions, the air flow then flows from the turbine axis to the most efficiently designed flight speed range or flight speed and turbine / generator design speed. And in particular through a plurality of fixed stator blades 80 which rotate in the direction of rotation of the turbine wheel 62 at an optimum angle from the turbine axis for turbine design. In a typical stator blade 80, the blades and turbine / generator rotational speeds of the turbine wheel 62 are designed so that the aircraft provides the most efficiency most of the time, e.g., under conditions of approximately Mach = 0.80 and 37,000 ft. .

상기 설계의 비행 상태를 위해, 공기 유입 영역에 비례하여 노즐 영역을 감소시키는 특성은 비행 속도비에 근접한 공기 유동 속도와 블레이드 입구 터빈 사이의 비를 유지시킨다. 일정한 터빈 및 제너레이터 샤프트 속도로 회전하는 순수한 충격 터빈 블레이드를 사용하는 것은 설계된 상태에서 25% 이상 또는 이하의 회전자 공기 출구 속도/터빈 입구 속도의 영역 내에서 가장 효율이 좋다. 따라서, 양호한 터빈 효율은 마하 +25%의 비행속도 또는 마하=0.60 및 마하=1.00 사이의 비행 속도 또는 높이 37,000 피트보다 큰 예에서 달성될 수 있다. 수면에서 마하=0.5는 설계된 높이에서 음속 속도보다 20% 크다. 높은 터빈 효율은 도8에 도시되고 설명되는 것처럼 초음속 영역을 통해 음속에 가깝게 유지된다. 음속 및 초음속 비행중에, 원추형 충격파(150)는 중심 본체의 노우즈부에 부착되고 상기 유동은 자유 스트림 마하 수보다 작은 하류 스트림 마하 수의 중심 유동 영역에서 외향 편향된다. 이후, 상기 유동은 입구 또는 입구의 전방에서의 유입 정상 충격파(155)를 통해 유입되고, 상기 확산기를 통해 유입되고 초기에 천천히 하향하다가 노즐 통로(68) 내로 가속된다. 노즐 배기 영역은 모든 위치에 대해 확산기 입구 영역의 고정비와 동일하게 됨으로써 조절되고 음속 또는 초음속 비행 속도로 고정 또는 수렴 형상으로 구비됨으로써, 상기 배기는 막혀져서 이 배기를 음속 영역을 통과하고 초음속 비행 영역을 통과하는 최소 마하=1.0으로 제한된다. 이것은 최소 터빈 유입 속도가 마하=8.0 설계구성 하에서의 터빈 유입 속도보다 25% 크지 않는 최소로 제한되는 것을 보장하여, 음속 및 초음속 비행 상태 외부에서는 높은 터빈 효율을 보장한다.For flight conditions of this design, the property of reducing the nozzle area in proportion to the air inlet area maintains the ratio between the air flow rate and the blade inlet turbine close to the flight speed ratio. The use of purely impact turbine blades rotating at constant turbine and generator shaft speeds is most efficient in the region of rotor air outlet speed / turbine inlet speed of 25% or more in design state. Thus, good turbine efficiency can be achieved in instances where the flight speed of Mach + 25% or a flight speed between Mach = 0.60 and Mach = 1.00 or greater than 37,000 feet in height. At water level Mach = 0.5 is 20% greater than the speed of sound at the designed height. The high turbine efficiency remains close to the speed of sound through the supersonic region as shown and described in FIG. During sonic and supersonic flight, conical shock waves 150 are attached to the nose portion of the central body and the flow is deflected outward in the central flow region of the downstream stream Mach number less than the free stream Mach number. The flow then enters through an inlet stationary shockwave 155 at the inlet or in front of the inlet, enters through the diffuser and initially slowly descends and then accelerates into the nozzle passage 68. The nozzle exhaust area is adjusted by being equal to the fixed ratio of the diffuser inlet area for all positions and is provided in a fixed or convergent shape at sonic or supersonic flight speeds, whereby the exhaust is blocked so that the exhaust passes through the sonic region and the supersonic flight region The minimum Mach to pass is limited to 1.0. This ensures that the minimum turbine inlet speed is limited to a minimum no more than 25% greater than the turbine inlet speed under the Mach = 8.0 design, ensuring high turbine efficiency outside of sonic and supersonic flight conditions.

몇몇의 적용에서, 높은 파워 출력 및 높은 효율은 보다 넓은 최소 작동 영역 즉, 수면에서 마하=0.40으로 낮은 속도를 위해 낮은 높이로부터 초음속 37,000 피트까지의 영역에서 바람직하다. 국부적인 공기 온도로 음속의 속도에서 진동하는 것을 고려할 때, 수면 비행 마하=0.40 상태는 두 개의 고도 모두에서 표준 날의 온도에서 37,000 피트에서 초음속으로 마하 1.00에서 970 피트/초에 대해 마하=0.40상대적인 공기 속도를 나타낸다. 상기 터빈 축에 회전자 배기 경사각이 부여하기 위해, 터빈 효율은 회전자 배기 속도 속력의 고정비를 갖는 속도에서 터빈 블레이드를 작동시킴으로써 달성된다. 따라서, 속도의 중간 지점 즉, 설계 지점용 716 피트/초를 선택함으로써, 저속 및 고속 작동 지점은 소정 지점으로부터 35% 이상또는 이하가 된다. 순수한 충격 터빈 블레이드를 사용함으로써, 터빈 효율에서 감소는 20% 이상이어서 이러한 넓은 속도 영역을 초과한다. 동일한 반작용 능력을 갖는 터빈 블레이드 설계를 사용함으로써, 상기 넓은 공기 속도 영역을 통과하는 감소 효율은 사실상 낮은 값으로 제한된다. 상기 반작용 블레이드 터빈은 상기 유로를 따르는 영역 내에서 감소되는 블레이드들 사이의 채널 내에 유동을 가속시킴으로써 노즐로써 작용하여 공기 스트림 운동 에너지의 일부를 회수한다. 상기 회전자의 채널 내에 유입되기 전에 발생하는 모든 가속도의 순수한 충격 블레이드는 노즐과 같이 작용한다. 공기 스트림은 모멘트 변화에 의해 발생하여 이동 블레이드 상에 작용하는 유동 방향에서 변화하는 힘에 의해 동일한 속도로 터빈 유동 채널에 유입되고 이로부터 배출되고 상기 블레이드 상에 힘을 분산시키고 작동을 수행하여 일 및 제너레이팅 파워를 수행한다. 본 발명의 실시예의 변동에 따라 높은 효율로 널은 속도 변동이 바람직한 경우에 대해 터빈 반작용 성능을 수행하기 위해, 입구 유동은 확산기 내에 매우 큰 양으로 확산되게 되어 유동 가속도의 일부가 블레이드 통로 내에 발생하는 것을 허용함으로써 보다 많은 전체적인 압력 회수가 허용된다 상기 터빈은 이러한 이점을 달성하기 위해 보다 높은 속도에서 작동한다. 이용 가능한 입구 압력 영역 너머 소정의 수행을 달성하기 위한 회전자 및 터빈 조합의 구성은 잘 형성된 구성이다.In some applications, high power output and high efficiency are desirable in a wider minimum operating area, that is, from low height to supersonic 37,000 feet for low speed with Mach = 0.40 at water surface. Considering vibrating at the speed of sound at local air temperature, the surface-flying Mach = 0.40 condition is Mach = 0.40 for Mach 1.00 to 970 feet / sec at supersonic at 37,000 feet at standard blade temperatures at both altitudes. Indicates the air speed. In order to impart rotor exhaust tilt angle to the turbine shaft, turbine efficiency is achieved by operating the turbine blades at a speed with a fixed ratio of rotor exhaust speed speed. Thus, by selecting the midpoint of speed, 716 feet / second for the design point, the low and high speed operating points are 35% or more or less from a given point. By using pure impact turbine blades, the reduction in turbine efficiency is over 20%, exceeding this wide speed range. By using a turbine blade design with the same reaction capacity, the reduction efficiency through the wide air velocity region is limited to virtually low values. The reaction blade turbine acts as a nozzle to recover a portion of the air stream kinetic energy by accelerating the flow in the channel between the blades being reduced in the area along the flow path. Pure impact blades of all accelerations that occur before entering the channel of the rotor act like nozzles. The air stream enters and exits the turbine flow channel at the same speed by force varying in the flow direction acting on the moving blade and generated by the moment change, dispersing the force on the blade and performing the operation and Perform the generating power. In order to perform the turbine reaction performance in the case of the high efficiency null fluctuations in accordance with the variation of the embodiment of the present invention, the inlet flow is diffused in a large amount in the diffuser so that a part of the flow acceleration occurs in the blade passage. More overall pressure recovery is allowed by allowing the turbine to operate at higher speeds to achieve this advantage. The configuration of the rotor and turbine combination to achieve the desired performance beyond the available inlet pressure range is a well formed configuration.

터빈을 통한 공기 스트림 유동으로부터 유체 동력 에너지의 일부분을 추출한 이후에, 유동은 낮은 난류로 후미 유동 편향기(90)에 의해 외부 공기 스트림 내부의 후미 배출 포트(40)를 통한 유동으로 외부로 선회된다. 배기는 터빈 팽창 공정에 의해 냉각된다. 냉각된 배기의 일부분은 발생기 냉각 덕트(94)를 통해 배향되며, 전도를 통해 발생기를 간접적으로 냉각시키거나 또는 필요에 따라 최종 냉각 공기 배출 포트(도시되지 않음)를 구비한 후미 단부 내에 밀폐된 발생기(도시되지 않음)로 블래스트 냉각을 직접 이용하거나 포드의 터빈을 통한 돌출부 공동에 의해 수용된다.After extracting a portion of the fluid power energy from the air stream flow through the turbine, the flow is pivoted outward to flow through the trailing outlet port 40 inside the outside air stream by the trailing flow deflector 90 at low turbulence. . The exhaust is cooled by a turbine expansion process. A portion of the cooled exhaust is oriented through the generator cooling duct 94 and either indirectly cools the generator through conduction or is enclosed within the rear end with a final cooling air discharge port (not shown) as needed. (Not shown), either directly using blast cooling or received by a protrusion cavity through the pod's turbine.

중심체/전방 밸브 튜브(57)는 도3 및 도7에 도시되어진 바와 같이 중심체 유동 가이드(42)의 내부에 위치된 종래의 선형의 전기 기계식 전기 유압식 액츄에이터(101)에 의해 액츄에이터 샤프트(104)를 통해 전방 및 후방으로 구동된다. 액츄에이터는 U자형 갈고리 형태의 장착부 내에 칸막이(84) 내의 중심부에 후미 단부 상에 고정된다. 전방 단부는 액츄에이터 샤프트(104)에 U자형 갈고리 형태의 장착부에 의해 부착된다. 액츄에이터(101)의 이동은 터빈/발생기 샤프트(160)에 장착된 터빈/발생기 속도 센서(107)에 반응하여 전자 속도 제어기(108)에 의해 작동된다. 도10은 본 실시예에 대한 전자 제어기의 작동 개략도를 도시하고 있다.The centrifugal / front valve tube 57 is adapted to move the actuator shaft 104 by a conventional linear electromechanical electrohydraulic actuator 101 located inside the centroid flow guide 42 as shown in FIGS. 3 and 7. Driven forward and backward through. The actuator is fixed on the trailing end at the center in partition 84 in a U-shaped hook-shaped mount. The front end is attached to the actuator shaft 104 by a mount in the form of a U-shaped hook. Movement of actuator 101 is actuated by electronic speed controller 108 in response to turbine / generator speed sensor 107 mounted to turbine / generator shaft 160. Fig. 10 shows an operational schematic diagram of the electronic controller for this embodiment.

도10을 참조하면, 전자 속도 센서는 터빈 및 발생기 샤프트(160)에 중심부가 장착되는 회전 슬롯 디스크(110)로 구성된다. 속도 센서로 불리는 광 방출 다이오드(120) 및 광 감응 트랜지스터(122)는 다이오드와 트랜지스터 사이의 중간에 위치된 슬롯 디스크(110)를 구비한 브래킷(112)에 장착된다. 슬롯 디스크(110)가 회전됨에 따라, 광 트랜지스터로의 광 비임은 광 트랜지스터가 온 오프됨에 따라 일련의 전자 펄스를 발생하는데 방해를 받는다. 전압 변환기(133)로의 주파수(표준 집적 회로 기술을 이용한 표준 변환기)는 일련의 펄스를 펄스의 주파수에 비례하는DC 출력 전압(B)으로 변환시킨다. 디지털 프로그램화된 전압 기준 소오스(132)는 DC 전압 소오스 및 디지털로 제어된 전위차계로 구성된다. 소오스(132)의 전압 기준 출력(A)은 소정의 터빈/발생기 속도에 상응한다. 스위치 작동되는 모드 제어기(134)는 일정 주파수에서 두 상의 펄스를 생성하기 위해 배치되며, 펄스 폭은 전압 변환기 출력 전압(B)에 기준 전압(A)과 주파수 사이의 차이에 의해 측정된다. 스위치 작동된 모드 제어기(134)의 출력(A, B)의 펄스 폭은 반비례한다. 스위치 모드 제어기(134)의 출력(A,B)은 펄스의 전력 레벨을 선형 액츄에이터 내의 DC 모터를 구동시키기 위해 요구되는 레벨로 증가시키는데 이용되는 표준 기술의 두 상의 전력 증폭기(136)에 연결된다. 기준 전압(A) 및 전압 변환기 출력 전압(B)에 주파수는 동일하다면, 스위치 작동된 모드의 제어기(134)의 A출력 및 B 출력의 펄스 폭은 상쇄되어, 액츄에이터 모터(101)에 순수 필드 EMF 및 회전 토오크를 제공하지 않는다. 펄스 폭 출력(A)이 주파수 변환기 출력(B) 보다 더 큰 경우 즉, 기준 전압(A)이 주파수 변환기 출력(B) 보다 더 큰 경우에는, 터빈 발생기의 회전 속도는 설정 공차에 의해 설계 속도 보다 작으며, 이로 인해 위치(1)를 향해 후미로 볼 스크루 기구, 중심체/밸브 튜브(57)를 거쳐 이동시켜, 소정의 속도 범위 내의 터빈/발생기를 유지시키기 위해 공기 입구 및 노즐을 개방시킨다. 반대의 조건 즉, 주파수 변환기 출력(B)이 더 큰 경우에는, 모터는 반대 방향으로 선회되며, 위치(2)를 향해 중심체/밸브 튜브(57)를 이동시키며, 속도를 감소시키기 위해 입구 및 노즐을 밀폐시킨다. 바람직한 실시예에서, 보다 높은 신뢰성을 위해 볼 스크루 또는 전자 유압식 기구가 액츄에이터(101)로 선택된다.Referring to Figure 10, the electromagnetic speed sensor consists of a rotating slot disk 110, the center of which is mounted to the turbine and generator shaft 160. Light emitting diodes 120 and photosensitive transistors 122, called speed sensors, are mounted in brackets 112 with slot disks 110 positioned midway between the diodes and transistors. As the slot disk 110 is rotated, the light beam to the phototransistor is interrupted in generating a series of electron pulses as the phototransistor is turned on and off. The frequency to the voltage converter 133 (standard converter using standard integrated circuit technology) converts a series of pulses into a DC output voltage B that is proportional to the frequency of the pulses. Digitally programmed voltage reference source 132 is comprised of a DC voltage source and a digitally controlled potentiometer. The voltage reference output A of the source 132 corresponds to the desired turbine / generator speed. Switch-operated mode controller 134 is arranged to generate a pulse of two phases at a constant frequency, the pulse width being measured by the difference between the reference voltage A and the frequency at the voltage converter output voltage B. The pulse widths of the outputs A and B of the switched mode controller 134 are inversely proportional. The outputs A and B of the switch mode controller 134 are connected to power amplifiers 136 of two phases of standard technology used to increase the power level of the pulse to the level required to drive the DC motor in the linear actuator. If the frequency is the same for the reference voltage A and the voltage converter output voltage B, the pulse widths of the A and B outputs of the controller 134 in the switched mode are canceled, so that the pure field EMF is applied to the actuator motor 101. And no rotational torque. When the pulse width output A is larger than the frequency converter output B, that is, when the reference voltage A is larger than the frequency converter output B, the rotation speed of the turbine generator is larger than the design speed by the set tolerance. It is small and thereby moves rearward toward position 1 through the ball screw mechanism, the center / valve tube 57, opening the air inlet and nozzle to maintain the turbine / generator within the desired speed range. In the opposite condition, i.e., when the frequency converter output B is larger, the motor is turned in the opposite direction, moving the centroid / valve tube 57 towards position 2, inlet and nozzle to reduce the speed. Seal it. In a preferred embodiment, a ball screw or electrohydraulic mechanism is selected as the actuator 101 for higher reliability.

발전기(58)는 도1, 도2, 도3, 도4, 도5, 도6, 도7, 도8, 및 도9에 도시된 바와 같이 위치하며 기미 격벽(88)의 내부 구멍을 관통하여 연장된 축(160)과 함께 기미 격벽(88)에 장착된다. 상기 축(160)은 터빈과 발전기 축 사이의 어떤 오정렬도 수용하기 위해 축 연결기(130)에 부착된다. 그리고 축(60)은 슬롯식 판(110)의 허브를 통과하고, 터빈 휠에 부착된 터빈 휠 허브를 통과하여 지나간다. 그리고 터빈(62)의 전방에 있는 축(60)의 말단부는 중앙 유동 가이드 부재(42)의 기미 격벽(84)의 축방향 중심 구멍에 위치한 전방 베어링을 통과하여 지나간다.The generator 58 is located as shown in FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, and 9 and penetrates through the interior bore of the blemish bulkhead 88. It is mounted to the blemish bulkhead 88 with the extended shaft 160. The shaft 160 is attached to the shaft connector 130 to accommodate any misalignment between the turbine and generator shafts. The shaft 60 then passes through the hub of the slotted plate 110 and passes through the turbine wheel hub attached to the turbine wheel. And the distal end of the shaft 60 in front of the turbine 62 passes through the front bearing located in the axial center hole of the blemish bulkhead 84 of the central flow guide member 42.

도11a 및 도11b는 본 발명의 냉각 능력이 사용된 본 발명의 제1 교대 실시예를 도시한다. 냉각 효과가 필요할 때, 예컨대 램 공기 터빈에 의해 전력을 공급받는 전자 시스템의 경우에 터빈으로부터의 배기 공기는 열교환기를 통과하도록 유도될 수 있다. 냉각 효과가 필요 없을 때는 상기 냉각된 터빈 배기 공기는 도11a에 도시된 바와 같이 직접 외부로 수송될 수 있다. 냉각 효과가 필요할 때 냉각되야할 장치에 장착되어서 그 온도를 감지하는 종래의 항온기(thermostat)는 도11b에 도시된 바와 같은 바이패스 배기 밸브(140)를 폐쇄하여 냉각된 터빈 배기 공기가 냉각 덕트(144)를 강제로 통과하도록 종래의 액추에이터(142)를 시동한다. 저 밀도 냉각핀의 배열은 낮은 터빈 후압과 높은 터빈 효율을 유지하기 위해 최대로 허용된 간격으로 냉각 덕트 내에 위치한다. 덕트를 통과하는 고속 공기 유동은 각 냉각핀과 열교환기의 저온 면에 대해 높은 열전달률을 보장한다. 장비로부터의 냉각되야될 열은 장비로부터 제거되고 종래의 공기 또는 액체 순환 방법을 사용하는 열교환기의 고온 면을 순환한다.11A and 11B show a first alternate embodiment of the invention in which the cooling capacity of the invention is used. When a cooling effect is needed, for example in the case of an electronic system powered by a ram air turbine, exhaust air from the turbine can be directed through the heat exchanger. When no cooling effect is required, the cooled turbine exhaust air can be transported directly to outside as shown in FIG. 11A. A conventional thermostat mounted on a device to be cooled when a cooling effect is needed and detecting its temperature closes the bypass exhaust valve 140 as shown in FIG. 11B to allow the cooled turbine exhaust air to cool down the cooling duct ( The conventional actuator 142 is started to forcibly pass 144. An array of low density cooling fins is located in the cooling duct at maximum permitted intervals to maintain low turbine back pressure and high turbine efficiency. The high velocity air flow through the duct ensures high heat transfer rates for each cooling fin and the cold side of the heat exchanger. Heat to be cooled from the equipment is removed from the equipment and circulates through the hot side of the heat exchanger using conventional air or liquid circulation methods.

노즐 및 노즐 제어 기구의 제2 실시예가 도12, 도13, 도14a, 도14b, 도15a, 및 도15b에 도시된다. 본 실시예는 개재된 패널을 포함하는 환형 노즐(272)을 사용한다. 환형 노즐(272)과 중앙 유동 가이드(42)사이의 공간을 통하는 유동을 제한하기 위한 중앙 유동 가이드(42)의 주변을 균일하게 수축함으로써 작동한다. 먼저 도12, 도14a 및 도14b에 대해, 작동하는 다수의 개재된 노즐 제어 패널(270, 271)은 각 말단부에 플랜지된 부싱(275)에 의해 각각의 전방부와 기미 말단부가 연결되어 있다. 각 부싱(275)의 한 플랜지는 반경 방향 내부 제1 패널(270)의 반경 방향 내부 표면에 체결되어 있다. 부싱의 축은 제2 패널(271)의 반경 방향 외부면 상에 있는 다른 부싱의 플랜지와 함께 제2 패널(271) 내의 슬롯형 구멍을 통해 외향 돌출 되어 있다. 플랜지된 부싱(275)은 제1 패널 및 따라서 제2 패널이 이하에 기술될 기구에 의해 개방되고 폐쇄되는 동안에 제1 패널 및 제2 패널이 서로에 대해 설정된 거리를 유지하도록 한다.A second embodiment of the nozzle and nozzle control mechanism is shown in Figs. 12, 13, 14A, 14B, 15A, and 15B. This embodiment uses an annular nozzle 272 that includes an intervening panel. It works by uniformly contracting the periphery of the central flow guide 42 to limit the flow through the space between the annular nozzle 272 and the central flow guide 42. First, with respect to Figures 12, 14A and 14B, a number of intervening nozzle control panels 270 and 271 are connected to their respective front and bleed ends by bushings 275 flanged to their respective ends. One flange of each bushing 275 is fastened to the radially inner surface of the radially inner first panel 270. The axis of the bushing projects outwardly through the slotted hole in the second panel 271 with the flange of the other bushing on the radially outer surface of the second panel 271. The flanged bushing 275 allows the first panel and the second panel to maintain a set distance to each other while the first panel and thus the second panel are opened and closed by the mechanism described below.

경사진 슬롯식 연동기(215)는 각 제1 패널에 패널의 외부 표면의 중앙선을 따라서 부착된다. 각 슬롯식 연동기의 전방 말단부는 핀 홀(220)에 의해 내부 반경 방향으로 연장된 구조(280)에 장착된 패널과 링(290)에 장착된 환형 패널의 격벽에 피봇식으로 장착된다. 도14a는 최대 개방 위치의 제1 패널(270)을 도시한다. 격벽 밸브 튜브(57)의 내부 표면에 부착된 판(217)을 장착한 캠 종동부는 슬롯식 연동기(215) 내의 슬롯형 구멍(230)에 차례로 결합된 캠 종동부(216)를 피봇식으로 장착한다.An inclined slotted linkage 215 is attached to each first panel along the centerline of the outer surface of the panel. The front distal end of each slotted interlock is pivotally mounted to the partition of the panel mounted on the structure 280 extending radially inwardly by the pin hole 220 and the annular panel mounted on the ring 290. 14A shows the first panel 270 in the maximum open position. The cam follower with the plate 217 attached to the inner surface of the partition valve tube 57 pivots the cam follower 216 which in turn is coupled to the slotted hole 230 in the slotted linkage 215. To be installed.

격벽 밸브 튜브(57)가 도14a의 위치에 대해 상대적으로 전진함에 따라, 슬롯식 연동기 내의 슬롯형 구멍(230)의 경사에 의해 모든 축방향 위치에 대해 고정된 반경 방향 위치를 유지하는 캠 종동부(216)는 슬롯식 연동기(215) 및 부착된 제1 패널(270)이 핀 홀(220)에 대해 시계 방향으로 회전하고 공기 유동이 하향 편향되는 것과 같은 것을 포함하는 내부 공기역학적 힘들에 대해 반응하게 한다.As the septum valve tube 57 is advanced relative to the position of FIG. 14A, the cam type maintains a fixed radial position for all axial positions by the inclination of the slotted holes 230 in the slotted linkage. The eastern portion 216 is subjected to internal aerodynamic forces, such as the slotted linkage 215 and attached first panel 270 rotating clockwise relative to the pin hole 220 and the air flow deflected downward. To respond.

도14b는 노즐의 최대 폐쇄 위치를 위한 노즐 제어 부품의 상대 위치를 도시한다. 밸브 튜브(57)의 전방 이동 중에, 밸브 튜브는 환형 패널 장착 링(290)의 외부 표면 위에 활주하는 데, (도시되지 않은) 밀봉 수단은 환형 장착 링(290)의 홈 내에 위치된다. 환형 장착 링(290)은, 도15a 및 도15b에 도시된 바와 같이, 다수의 공기역학적 형상의 레이디얼 스파(radial spar)에 의해 중심 유동 가이드(42)에 부착된다. 본 발명의 이 실시예는 전술된 분할된 노즐 실시예보다 스테이터 및 터빈으로의 더 적은 유동 차단을 위해 제공한다. 밸브 튜브(57)의 이동은 전술된 실시예에서와 같은 전자 제어기 및 액추에이터(101)에 의해 제어된다.14B shows the relative position of the nozzle control component for the maximum closed position of the nozzle. During forward movement of the valve tube 57, the valve tube slides over the outer surface of the annular panel mounting ring 290, with a sealing means (not shown) located in the groove of the annular mounting ring 290. The annular mounting ring 290 is attached to the central flow guide 42 by a plurality of aerodynamic radial spars, as shown in FIGS. 15A and 15B. This embodiment of the present invention provides for less flow interruption to the stator and turbine than the split nozzle embodiment described above. The movement of the valve tube 57 is controlled by an electronic controller and actuator 101 as in the embodiment described above.

위치(1)에서 최대 노즐 개방을 허용하는 경사 슬롯 연동 장치(215) 프로파일은, 위치(2) 쪽으로 위치(1)의 전방 위치의 각각에 대해 환형 노즐(272)의 삽입된 패널이 최대 전체 동력 작동 범위까지 폐쇄되는 지점에서 디퓨저의 입구 면적에 대한 환형 노즐의 배출 면적의 비가 일정하게 유지되는 것을 한정하도록, 기하학적 외형을 갖는다.The inclined slot interlock 215 profile, which allows for maximum nozzle opening at position 1, allows the inserted panel of annular nozzle 272 to have maximum total power for each of the front positions of position 1 towards position 2; It has a geometrical contour to define that the ratio of the discharge area of the annular nozzle to the inlet area of the diffuser at the point of closing to the operating range remains constant.

본 발명의 양호한 실시예가 상세하게 개시되어 있는 반면, 명세서에 기술되고 첨부된 청구범위에 한정되는 바와 같이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 설명된 실시예로 다양한 변형이 만들어질 수 있다는 것은 본 기술 분야의 숙련자에의해 이해될 것이다.While the preferred embodiments of the present invention have been disclosed in detail, it will be appreciated that various modifications may be made to the described embodiments without departing from the scope of the invention as set forth in the specification and appended claims. Will be understood by the skilled person.

Claims (16)

램 공기 터빈 장치에 있어서,In a ram air turbine device, 전방 단부 및 후방 단부를 갖고, 상기 전방 단부에 공기 입구 통로가 마련되고 상기 후방 단부에 근접하여 다수의 외부 배출 포트가 마련되어 있는 대체로 원통형인 외부 페어링과,A generally cylindrical outer fairing having a front end and a rear end and provided with an air inlet passage at the front end and provided with a plurality of external exhaust ports proximate the rear end; 상기 지지 구조물에 의해 지지된 상기 외부 페어링의 내부 표면에 근접하게 반경방향으로 위치하고, 다수의 축방향 스파를 포함하는 지지 구조물과,A support structure radially located proximate to an inner surface of the outer fairing supported by the support structure, the support structure comprising a plurality of axial spars; 상기 지지 구조물 내에 동축 방향으로 위치하여 이에 의해 지지되고 상기 지지 구조물로부터 이격된 중심 유동 가이드와,A central flow guide positioned coaxially within the support structure and supported by and spaced apart from the support structure; 상기 지지 구조물과 상기 주 지지 구조물로의 반경방향 근접부에의 중심 유동 가이드와의 중간에 동축 방향으로 위치하고, 상기 외부 확개부에 대하여 축방향으로 이동가능하고 공기동력학적 형상의 노우즈 단부를 갖는 밸브 튜브와,A valve coaxially positioned midway between the support structure and a central flow guide to a radial proximal portion to the main support structure, the valve having a nose end of an aerodynamic shape and axially movable relative to the outer extension With the tube, 상기 공기 입구 통로로부터 밸브 튜브의 내측 표면과 중심 유동 가이드의 외측 표면 사이에 형성된 환형 통로를 통해서 공기의 유동을 가능하게 해주는 상기 밸브 튜브의 노우즈 단부 후방에 있는 다수의 개구와,A plurality of openings behind the nose end of the valve tube to enable flow of air from the air inlet passage through an annular passage formed between the inner surface of the valve tube and the outer surface of the central flow guide; 베인을 갖는 터빈 휠과,A turbine wheel having vanes, 상기 터빈 베인으로의 공기 유동을 안내하는 고정자 수단과,Stator means for guiding air flow to the turbine vanes; 상기 중심 유동 가이드의 외측 표면과 상기 중심 유동 가이드에 고정되고 상기 가동 밸브 튜브의 내측 표면에 근접하여 외향 연장되는 가동 밸브 튜브의 내측표면 사이에 있는 상기 환형 통로 내에 있고, 상기 외부 페어링의 공기 입구의 후방 단부에 근접한 위치로부터 상기 고정자 베인에 근접한 위치까지 축방향으로 연장되는 적어도 하나의 노즐을 포함하며,In the annular passageway between the outer surface of the center flow guide and the inner surface of the movable valve tube which is secured to the central flow guide and extends outwardly proximate to the inner surface of the movable valve tube, the air inlet of the outer fairing At least one nozzle extending axially from a position proximal to the rear end to a position proximate to the stator vanes, 상기 밸브 튜브는, 상기 밸브 튜브 단부의 형상 노우즈가 상기 페어링 전방부의 전방 단부에 나란하게 되어 공기 입구와 적어도 하나의 노즐과 고정자 베인과 터빈 베인을 통해서, 그리고 페어링 외부 배출 포트를 통해서 주변 구역으로의 최대 공기 유동을 허용하는 공기 입구의 공기 스트림에 최대 유동 면적이 제공되도록 하는 제1 위치와, 밸브 튜브가 전진하게 되어 밸브 튜브의 형상 노우즈 단부가 공기 입구 면적을 제한하고 이로써 공기 입구와 적어도 하나의 노즐과 고정자 베인을 통해서 그리고 페어링 외부 배출 포트를 통해서 주변 구역까지 감소된 공기 유동을 일으키게 되는 제2 위치와, 밸브 튜브가 최대 전진 위치로 전진하게 되어 밸브 튜브의 형상 노우즈가 공기 입구가 완전히 폐쇄되는 방식으로 페어링 공기 입구의 내측 표면에 접촉하게 되는 제3 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 장치.The valve tube has a shape nose at the valve tube end parallel to the front end of the fairing front, through the air inlet and at least one nozzle and stator vane and turbine vane, and through the fairing external discharge port to the surrounding area. A first position that provides a maximum flow area to the air stream of the air inlet that allows maximum air flow, and the valve tube is advanced such that the shape nose end of the valve tube limits the air inlet area and thereby at least one The second position will result in reduced air flow through the nozzle and stator vanes and through the fairing external outlet port to the surrounding area, and the valve tube will be advanced to the maximum forward position so that the valve tube's shape nose will completely close the air inlet. In contact with the inner surface of the fairing air inlet The ram air turbine device, characterized in that movable between three positions. 제1항에 있어서, 상기 밸브 튜브와 상기 제1, 제2 및 제3 위치 사이에서의 밸브 튜브의 이동에 반응하여 상기 노즐을 통과하는 공기의 유동을 제어하도록 작동하는 중심 유동 가이드의 중간에 있는 노즐 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 장치.2. The central flow guide as set forth in claim 1, wherein the valve is in the middle of a central flow guide operative to control the flow of air through the nozzle in response to movement of the valve tube between the first, second and third positions. Ram air turbine apparatus characterized in that it further comprises a nozzle control unit. 제2항에 있어서, 상기 노즐 제어부가,The method of claim 2, wherein the nozzle control unit, 상기 밸브 튜브의 내측 표면에 실질적으로 접하는 후퇴 위치들과 사이 노즐 쪽으로 반경방향 내측으로 돌출 하는 연장 위치들 사이에서의 이동을 위해서 한쌍의 평행 노즐 측벽들 사이에 위치하여 이들 사이에 피봇식으로 지지된 다수의 주연 방향으로 이격된 제어 도어들과,Positioned between and pivotally supported between the pair of parallel nozzle sidewalls for movement between the retracted positions substantially in contact with the inner surface of the valve tube and the extended positions projecting radially inward toward the nozzle. A plurality of peripherally spaced control doors, 상기 도어의 피봇식 지지부로부터 이격된 위치에서 상기 제어 도어들 각각에 장착된 캠 종동체와,A cam follower mounted to each of the control doors at a position spaced apart from the pivotal support of the door, 슬롯 내의 캠 종동체가 상기 제어 도어를 완전히 후퇴된 위치와 완전히 연장된 위치 사이에서 이동시키도록 캠을 형성하는 상기 노즐 측벽에 있는 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 장치.And a slot in the nozzle sidewall that forms a cam such that a cam follower in the slot moves the control door between a fully retracted position and a fully extended position. 제3항에 있어서, 상기 노즐 제어부가 공기 입구 통로의 면적에 대한 노즐들의 전체 배출 면적의 고정비를 유지하는 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 장치.4. The ram air turbine device of claim 3 wherein the nozzle control maintains a fixed ratio of the total discharge area of the nozzles to the area of the air inlet passage. 제2항에 있어서, 상기 노즐 제어부가,The method of claim 2, wherein the nozzle control unit, 밸브 튜브의 내측 표면에 실질적으로 접하는 후퇴된 위치와 노즐 쪽으로 반경방향 내향 돌출 하는 연장된 위치 사이에서의 이동을 위하여 그 사이에 위치되고 패널 장착 링 상에 피봇식으로 지지된 다수의 교호식으로 끼워진 제1 및 제2 노즐 제어 패널과,A number of alternating fits pivotally supported on the panel mounting ring and positioned therebetween for movement between the retracted position substantially in contact with the inner surface of the valve tube and the extended position radially inwardly projecting towards the nozzle First and second nozzle control panels, 상기 패널 장착 링 상의 제1 노즐 제어 패널의 피봇식 지지부로부터 이격된위치에서 상기 제1 노즐 제어 패널들 각각에 장착된 캠 슬롯과,A cam slot mounted to each of the first nozzle control panels at a position spaced from the pivotal support of the first nozzle control panel on the panel mounting ring; 캠 슬롯 내의 캠 종동체의 이동에 의해 상기 제1 노즐 제어 패널과 상기 중간에 끼워진 제2 노즐 제어 패널을 완전히 후퇴된 위치와 완전히 연장된 위치 사이에서 가압하도록 밸브 튜브 상에 장착된 캠 종동체를 포함하는 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 장치.The cam follower mounted on the valve tube is urged to move the first nozzle control panel and the second nozzle control panel fitted in the middle between the fully retracted position and the fully extended position by the movement of the cam follower in the cam slot. Ram air turbine device comprising a. 제5항에 있어서, 상기 노즐 제어부가 공기 입구 통로의 면적에 대한 노즐들의 전체 배출 면적의 고정비를 유지하는 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 장치.6. The ram air turbine device of claim 5 wherein the nozzle control maintains a fixed ratio of the total discharge area of the nozzles to the area of the air inlet passage. 선단부에 급기 통로를 구비하고 선단을 향해 반경 방향 내측으로 테이퍼지고 대체로 원통형이며, 후단부까지 연장되고 상기 후단부 부근에 복수개의 외부 배기 포트를 갖는 외부 페어링과,An external fairing having an air supply passage at the tip and tapered radially inward toward the tip and having a generally cylindrical shape and extending to the rear end and having a plurality of external exhaust ports near the rear end, 상기 외부 페어링의 내부 표면에 반경 방향으로 가까운 곳에 배치되어 상기 페어링 수단의 길이를 연장하며 상기 페어링 수단이 장착되고 또한 상기 외부 페어링의 길이를 연장하는 복수개의 직선형 축방향 익형을 구비한 주 구조 수단과,A main structural means disposed radially close to the inner surface of the outer fairing to extend the length of the fairing means, the main structural means having a plurality of straight axial airfoils mounted with the fairing means and extending the length of the outer fairing; , 상기 지지 구조에 동축으로 장착되며 외면이 상기 구조 수단으로부터 격리된 중앙 유동 안내 수단과,A central flow guide means coaxially mounted to the support structure, the outer surface being isolated from the rescue means; 상기 주 구조 수단과 그에 동축인 상기 중앙 유동 안내 수단의 중간부에 배치되고 상기 주 구조 수단에 반경 방향으로 근접한 위치에 배치되며, 직경을 확장하여 연장되는 공기 역학적 형상의 익형을 구비하고 후방 대형 밸브 튜브 부분에연결된 후방 관형부를 가진 공기 역학적으로 형상화된 노우즈를 포함하는 중앙 본체/밸브 튜브 수단과,A rear large valve disposed in a middle portion of the central flow guide means coaxial with the main rescue means and at a position radially close to the main rescue means, having a pneumatic airfoil extending in diameter to extend; A central body / valve tube means comprising an aerodynamically shaped nose having a rear tubular portion connected to the tube portion, 상기 노우즈 내의 개구와 상기 밸브 튜브 내면과 상기 중앙 유동 안내 수단 사이에 형성된 환형 통로를 통해 공기가 유입될 수 있게 하는 상기 중앙 부재/밸브 튜브 후단부의 노우즈 단부로부터 격리된 위치에서 뒷받침하는 복수개의 개구와,A plurality of openings supporting in a position isolated from the nose end of the central member / valve tube rear end allowing air to enter through an annular passage formed between the opening in the nose and the valve tube inner surface and the central flow guide means; , 발전기 혹은 유압 펌프 혹은 이들 모두에 결합된 터빈 휘일과,Turbine wheels coupled to generators or hydraulic pumps or both, 공기 유동을 상기 터빈 블레이드로 유도하는 스테이터 수단과,Stator means for directing air flow to the turbine blades; 상기 중앙 유동 안내 수단의 외벽과 상기 가동 밸브 튜브의 내벽 사이의 환형 통로내에서 평행한 노즐 세트의 측벽 수단 들 사이의 주위 범위 내에서 각각 반경 방향 범위로 형성되며, 상기 중앙 유동 안내 수단에 장착되고 상기 가동 밸브 튜브 수단과 상기 노즐 측벽 수단의 내벽에 근접한 범위 내에서 외향 연장되는 판들로 구성되며, 상기 외부 페이링 내의 상기 주 입구의 후단부 부근의 축방향 위치로부터 축방향으로 상기 스테이터에 근접한 위치까지 후향 연장되는 복수개의 노즐 수단과,Formed in the radial range within the perimeter range between the side wall means of the nozzle set in parallel in the annular passageway between the outer wall of the central flow guide means and the inner wall of the movable valve tube and mounted to the central flow guide means A plate extending outward in a range close to the inner wall of the movable valve tube means and the nozzle side wall means, the position proximate to the stator in the axial direction from an axial position near the rear end of the main inlet in the outer pay ring A plurality of nozzle means extending backwards to 상기 밸브 튜브의 상기 형상화된 노우즈가 상기 페어링 전방 단부의 선단부와 정렬되어 상기 외부 페어링의 주 입구 내에 상기 기류에 최대 면적 유동 영역을 제공하며, 최대 기류가 주 입구를 통해, 상기 밸브 튜브의 상기 형상화된 노우즈 내의 상기 복수개의 입구 구멍을 통해, 상기 환형 노즐을 통해, 상기 고정자를 통해, 상기 터빈을 통해, 배기 전향기와 상기 페어링 배기 포트를 통해 상기 주변 영역으로 유동할 수 있게 하는 제1 위치와, 상기 밸브 튜브가 전진하여 상기 밸브 튜브의 형상화된 노우즈 단부가 상기 주 급기 영역을 제한하여 상기 주 입구를 통해, 상기 밸브 튜브의 형상화된 노우즈 내의 복수개의 상기 입구 구멍을 통해, 상기 환형 노즐을 통해, 상기 고정자를 통해, 상기 터빈을 통해, 상기 배기 전향기와 상기 페어링 포트를 통해 주변 영역을 향하는 기류가 감소되게 하는 제2 위치, 그리고 상기 밸브 튜브가 최대 전방 위치를 향해 전진하여 상기 밸브 튜브의 형상화된 노우즈가 페어링 주 공기 입구의 내면과 접촉하여 입구가 완전 폐쇄되도록 하는 제3 위치 사이에서 이동 가능한 밸브 튜브 수단과,The shaped nose of the valve tube is aligned with the leading end of the fairing front end to provide a maximum area flow area for the airflow within the main inlet of the outer fairing, the maximum airflow through the main inlet, the shaping of the valve tube. A first position allowing flow to the peripheral region through the plurality of inlet holes, through the annular nozzle, through the stator, through the turbine, through an exhaust deflector and the fairing exhaust port in the finished nose; The valve tube is advanced such that the shaped nose end of the valve tube restricts the main air supply area through the main inlet, through the plurality of the inlet holes in the shaped nose of the valve tube, through the annular nozzle Via the stator, through the turbine, through the exhaust deflector and the pairing port A second position causing the airflow towards the area to be reduced, and a third position wherein the valve tube is advanced toward the maximum forward position such that the shaped nose of the valve tube contacts the inner surface of the fairing main air inlet so that the inlet is completely closed A valve tube means movable between, 상기 터빈 휘일의 속도를 감지하는 속도 센서 수단과,Speed sensor means for detecting the speed of the turbine wheel; 상기 속도 센서 수단에 응답하여 상기 터빈 휘일의 속도가 소정치를 초과하여 주 입구 유동 영역과 상기 주 공기 입구를 통해 터빈으로 가는 공기 유동을 감소시킴으로써 상기 터빈 휘일의 속도를 소정 속도로 복귀시킬 때 제2 위치를 향해 상기 밸브 튜브를 전진 이동시키며, 상기 터빈 휘일의 속도가 소정치 보다 낮을 때 상기 속도 센서에 응답하여 상기 밸브 튜브를 제1 위치를 향해 후방으로 이동시킴으로써 입구 유동 영역과 상기 주 기류 입구와 노즐을 통해 터빈으로 가는 기류를 중대시키고, 상기 터빈 휘일을 소정 속도로 복귀시키도록 되어 있으며, 동력 출력이 정지되어 입구 유동 영역을 폐쇄하면 상기 밸브 튜브를 제3 위치를 향해 전진 이동시키는 작동기 및 속도 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 발생 장치.Responsive to the speed sensor means when the speed of the turbine wheel is returned to a predetermined speed by reducing the air flow to the turbine through the main inlet flow zone and the main air inlet by exceeding a predetermined value. Moving the valve tube forward toward the second position and moving the valve tube back toward the first position in response to the speed sensor when the speed of the turbine wheel is lower than a predetermined value, thereby moving the inlet flow region and the main airflow inlet. And an actuator configured to restore airflow to the turbine through the nozzle and to return the turbine wheel at a predetermined speed, and to move the valve tube forward to the third position when the power output is stopped to close the inlet flow region. A ram air turbine generator, comprising speed control means. 제7항에 있어서, 상기 밸브 튜브 수단과 상기 중심 유동 가이드 수단 중간에있으며 제1, 제2 및 제3 위치들 사이에서 상기 밸브 튜브 수단의 이동에 응답하여 노즐을 통한 공기 유동을 제어하도록 작동 가능한 노즐 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 발생 장치.8. A method according to claim 7, wherein it is intermediate between the valve tube means and the central flow guide means and operable to control air flow through the nozzle in response to movement of the valve tube means between first, second and third positions. And a nozzle control means. 상기 밸브 튜브의 내측 표면과 대체로 연속된 후퇴 위치와 환형 노즐 내로 반경방향 내측으로 돌출된 연장 위치 사이에서 이동하도록 상기 노즐 측면 베인들 각각의 사이에 위치되고 그들에 피봇식으로 장착된 다수의 원주방향으로 이격된 제어 도어와,A plurality of circumferentially positioned and pivotally mounted between each of the nozzle side vanes to move between a generally continuous retracted position and an extended position radially inwardly projected into the annular nozzle With control doors spaced apart by 도어의 단부에 인접하며 상기 도어 장착 피봇에 대향한 상기 제어 도어의 상기 측벽들 각각에 부착되고 그로부터 원주방향 외측으로 연장된 샤프트에 각각 회전 가능하게 장착된 다수의 캠 종동자와,A plurality of cam followers each rotatably mounted to a shaft extending adjacent to and extending circumferentially outwardly from each of the side walls of the control door opposite the door mounting pivot; 상기 노즐 제어 도어가 완전 후퇴 위치와 연장 위치 사이에서 이동할 때 상기 캠 종동자의 상기 샤프트의 이동이 상기 노즐 측면 베인 내에 수용되는 상기 노즐 측면 베인의 상기 측벽 내의 슬롯과,A slot in the side wall of the nozzle side vane in which movement of the shaft of the cam follower is received in the nozzle side vane when the nozzle control door moves between a full retracted position and an extended position; 각각 상기 밸브 튜브의 내측 표면에 축방향으로 장착되어 상기 노즐 베인들을 결합시키는 외부 표면들 사이에 위치된 다수의 채널들 내로 반경방향 내측으로 연장되는 다수의 트윈 캠과,A plurality of twin cams radially inwardly extending into a plurality of channels, each axially mounted to an inner surface of the valve tube and positioned between outer surfaces joining the nozzle vanes; 각각 상기 노즐 베인 주위의 외측면에 대해 일단부에서 부착되고 캠 종동자 샤프트에 대해 타단부에서 결합되어 있는 다수의 비틀림 스프링을 포함하고,A plurality of torsional springs each attached at one end to an outer surface about the nozzle vane and engaged at the other end to a cam follower shaft, 외향력 상기 캠 종동자에 작용하여 캠과 캠 종동자의 모든 위치에 대하여 각각의 캠 종동자와 캠 사이의 접촉을 유지하고, 상기 트윈 캠의 각각의 측면이 인접한 상기 제어 도어들의 각 표면으로부터 인접한 캠 종동자와 동시에 결합하고, 상기 제어 튜브가 제1 위치에 있을 때 상기 제어 도어들 각각이 후퇴 위치에 유지되고, 상기 밸브 튜브 수단이 제2 위치에 있을 때 상기 제어 도어들 각각이 연장 위치에 유지되는 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 발생 장치.Outward force acts on the cam follower to maintain contact between each cam follower and cam for all positions of the cam and cam follower, and each side of the twin cam is adjacent from each surface of the adjacent control doors. Simultaneously engage with a cam follower, each of the control doors remain in the retracted position when the control tube is in the first position, and each of the control doors in the extended position when the valve tube means is in the second position. RAM air turbine generator, characterized in that maintained. 제8항에 있어서, 반경방향으로 위치 설정하며 상기 주 구조물에 대한 상기 밸브 튜브의 축방향 슬라이딩 이동을 가능케 하는 트랙 수단을 포함하고,9. The apparatus of claim 8, comprising track means for radial positioning and for enabling axial sliding movement of the valve tube relative to the main structure, 상기 트랙 수단은 상기 주 구조물의 상기 종방향 스파들의 반경방향 내부 표면 내의 다수의 홈으로 구성되고,The track means consists of a plurality of grooves in the radially inner surface of the longitudinal spars of the main structure, 각각의 상기 홈은 상기 홈 내에서 낮은 마찰로 슬라이딩하는 상기 밸브 튜브의 정합 돌기 부재를 수용하는 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 발생 장치.And wherein each of the grooves receives a mating protrusion member of the valve tube that slides with low friction in the grooves. 제8항에 있어서, 상기 중심 유동 가이드 수단은 내부에 축방향 보어를 가지며,The method of claim 8, wherein the central flow guide means has an axial bore therein, 상기 밸브 튜브 수단 후방 단부는 상기 중심 유동 가이드 수단의 축방향 보어 내에 슬라이딩 가능하게 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 발생 장치.And the valve tube means rear end is slidably received in the axial bore of the central flow guide means. 제7항에 있어서, 상기 밸브 튜브 수단은 상기 성형된 노우즈 단부를 형성하는 공기 역학적으로 형성된 전방부를 포함하고,8. A valve according to claim 7, wherein said valve tube means comprises an aerodynamically formed front portion forming said shaped nose end, 다수의 공기 입구 채널이 상기 성형된 노우즈의 노우즈 단부 둘레에 원주방향으로 이격되어 그로부터 후방에 설치되고,A plurality of air inlet channels are circumferentially spaced about the nose ends of the molded nose and installed rearward therefrom, 원통형 몸체가 공기 역학적으로 형성된 스파에 의해 상기 성형된 노우즈에 연결되어 상기 고정자의 전방에 매우 인접한 축방향 위치로 후방으로 연장되고, 다수의 상기 공기 역학적으로 형성된 스파들이 소경으로 성형된 노우즈를 후방의 대경 밸브 튜브에 연결시키는 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 발생 장치.A cylindrical body is connected to the shaped nose by an aerodynamically formed spar and extends rearward to an axial position very close to the front of the stator, wherein a plurality of the aerodynamically formed spars have a small diameter of the nose shaped rearwardly. A ram air turbine generator, characterized in that connected to the large diameter valve tube. 제12항에 있어서, 전방 단부에서 상기 중심 유동 가이드의 후방 플레이트 부재의 후방 측면에 그리고 후방 단부에서 상기 주 구조물에 장착된 플레이트에 회전 가능하게 장착된 터빈 샤프트를 구비한 터빈을 포함하는 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 발생 장치.13. A turbine according to claim 12, comprising a turbine having a turbine shaft rotatably mounted at the rear end of the rear plate member of the central flow guide at the front end and at the plate mounted to the main structure at the rear end. Ram air turbine generator. 제13항에 있어서, 상기 터빈 샤프트의 상기 일단부를 회전 가능하게 장착시키기 위한 상기 중심 유동 가이드 수단 상의 전방 베어링과, 상기 터빈 샤프트의 상기 타단부를 회전 가능하게 장착시키기 위한 주 구조물 격벽의 상기 터빈 후방 플레이트 상의 후방 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 발생 장치.14. The turbine of claim 13, further comprising: a front bearing on said center flow guide means for rotatably mounting said one end of said turbine shaft and said turbine rear of a main structure partition for rotatably mounting said other end of said turbine shaft. And a rear bearing on the plate. 제14항에 있어서, 주 구조물에 장착된 축방향으로 위치된 제너레이터 장착플레이트의 후방 측면에 장착된 제너레이터와, 제너레이터 샤프트에 상기 터빈의 상기 후방 샤프트를 구동식으로 결합시키기 위한 샤프트 커플러를 포함하고,15. The apparatus of claim 14, further comprising a generator mounted to a rear side of an axially located generator mounting plate mounted to a main structure, and a shaft coupler for driving coupling the rear shaft of the turbine to a generator shaft, 상기 제너레이터 장착 플레이트는 상기 제너레이터의 샤프트를 회전 가능하게 장착시키기 위한 베어링을 갖고, 상기 제너레이터 샤프트의 일부는 상기 베어링을 통해 전방으로 연장되는 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 발생 장치.And the generator mounting plate has a bearing for rotatably mounting the shaft of the generator, wherein a portion of the generator shaft extends forwardly through the bearing. 제7항에 있어서, 상기 액츄에이터 및 속도 제어 수단은 전자 속도 제어 회로와, 요구되는 터빈 속도에 부합하는 증가된 속도가 요구될 때는 제1 위치를 향해 후방으로 그리고 요구되는 터빈 속도에 부합하는 감소된 터빈 속도가 요구될 때는 제3 위치를 향해 전방으로 상기 밸브 튜브를 위치시키기 위하여 상기 속도 제어 회로에 의해 제어되는 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 램 공기 터빈 발생 장치.8. The actuator of claim 7 wherein the actuator and speed control means comprise an electronic speed control circuit and a reduced speed corresponding to the required turbine speed and rearward toward the first position when an increased speed corresponding to the required turbine speed is desired. And an actuator controlled by said speed control circuit to position said valve tube forward toward a third position when turbine speed is desired.
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